W/CuCrZr构件热力耦合分析及高性能钨基材料制备技术研究

发布时间：2021-01-20 02:11

　　作为聚变反应堆的重要组成部分,面向等离子体构件（plasma facing components, PFCs）的工作环境非常恶劣,通常会受到高热负荷、高能逃逸电子的轰击、高能中子的辐照以及其它粒子的溅射作用,这就要求PFCs具有较高的可靠性。因此,为了保证核聚变堆的安全运行,对PFCs的材料选择必不可少。PFCs包括面向等离子体材料和热沉材料两部分。由于钨具有无化学溅射、高物理溅射阈值、长寿命、高熔点、高热导等一系列特性,使其成为非常具有竞争力的面向高温等离子体材料。而铜合金则由于具有高热导而被视为潜在的热沉材料。然而,关键的问题是钨与铜合金的热膨胀系数和弹性性能差异较大。这些差异导致在钨与铜合金的连接过程以及核聚变装置的运行过程中,在PFCs内部产生较大的热应力,严重影响了PFCs的安全可靠性和使用寿命。此外,钨也存在着烧结困难、室温脆性、塑-脆转变温度（ductile-to-brittle transition temperature, DBTT）高等问题。因此,对PFCs进行结构优化用以减小热应力和高性能钨基材料的研发具有重要的实际意义和应用前景。考虑到上述问题,本论文采用有限元... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：161 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

気、m核聚变示意图

actively cooled PFCs for divertor applications图1.2(a)就是ITER核聚变反应装置示意图，它是一种环形等离子体约束装置，利用磁场将高温等离体约束在反应腔中，使之达到劳逊判据所要求的参数范围。而偏滤器是此核聚变装置中的一个非常重要的组成部分，如图1.2(b)所示。偏滤器主要起到屏-3 -

示为PFC在制造和稳态工况条件下的热历史示意图，从图中可以态运行过程中的热历史。在制造过程中，当PFM与热沉材料连中，由于材料热膨胀系数和杨氏模量的差异，导致热失配，会产力高于材料界面的连接强度，会导致连接界面产生缺陷或脱幵，致构件失效。另一方面，在稳态运行过程中，在构件中会形成一，该不均匀的温度梯度场，也会导致构件中产生热应力，该热应能和服役寿命。Fabrication condition Steady state operation condition1 IUntform joining i temperature i

【参考文献】：
期刊论文
[1]ITER计划与聚变能发展战略[J]. 张一鸣,曾丽萍,沈欣媛,张利,丁亚清,肖成馨,康卫红,王海.  核聚变与等离子体物理. 2013(04)
[2]常压H2气氛烧结W-TiC合金的致密化行为和性能[J]. 张顺,范景莲,成会朝,刘涛,田家敏.  粉末冶金材料科学与工程. 2011(06)
[3]新型钨基面向等离子体材料的研究进展[J]. 朱玲旭,郭双全,张宇,葛昌纯.  材料导报. 2011(15)
[4]纳米碳化钛弥散增强钨聚变材料研究[J]. 种法力.  热加工工艺. 2010(16)
[5]钨铜功能梯度材料中掺杂TiC和La2O3性能比较研究[J]. 张珂,沈卫平,葛昌纯.  粉末冶金技术. 2007(05)
[6]Y2O3对钨合金微观组织与性能的影响[J]. 王迎春,姚志涛,程兴旺,吴复尧,王富耻.  北京理工大学学报. 2007(09)
[7]湿法机械球磨制备片状镍粉研究[J]. 肖骁,潘炳,曾子高,肖松文.  中国粉体技术. 2007(03)
[8]La2O3弥散强化钨合金的组织性能研究[J]. 陈勇,吴玉程,于福文,陈俊凌.  稀有金属材料与工程. 2007(05)
[9]W与Cu合金瞬时液相连接分析[J]. 沈以赴,刘仕福,李军伟,徐杰.  焊接学报. 2005(12)
[10]聚变堆中面向等离子体材料的研究进展[J]. 周张健,钟志宏,沈卫平,葛昌纯.  材料导报. 2005(12)



本文编号：2988154