大氣等離子體噴涂（APS）是一種沉積效率高,經(jīng)濟(jì)便捷的涂層技術(shù),可以一步解決面向等離子體材料鎢的制備及其與熱沉銅的連接問題。但是,傳統(tǒng)APS鎢涂層存在一些固有缺陷,如結(jié)合強(qiáng)度低、孔隙率大、含氧量高等。論文結(jié)合APS優(yōu)缺點(diǎn),在鎢涂層材料和鎢銅水冷部件的制備、性能改進(jìn)及高熱負(fù)荷測試等方面開展了一系列研究工作。在鎢涂層制備方面,采取多種方法改進(jìn)和優(yōu)化傳統(tǒng)APS工藝,包括高速等離子體噴涂、亞微米鎢粉噴涂及主動水冷噴涂方法等,對使用改進(jìn)方法制備的鎢涂層的相關(guān)性能進(jìn)行了測試和比較,結(jié)果表明,改進(jìn)方法噴涂鎢涂層的性能優(yōu)于傳統(tǒng)APS鎢涂層。本文創(chuàng)新性地提出采用退火和表面重熔工藝改進(jìn)APS鎢涂層性能,探索通過后處理提升噴涂涂層性能的可行性。研究了真空和氫氛圍退火對噴涂鎢涂層性能的影響,以及高能電子束重熔處理后,噴涂鎢涂層表面微觀結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果表明,一定溫度下退火處理能將涂層中的氧化鎢還原成鎢,降低氧含量;鎢出現(xiàn)再結(jié)晶現(xiàn)象,涂層孔隙率降低,顯微硬度和熱導(dǎo)率值提高。表面重熔處理后,鎢涂層由層狀機(jī)械結(jié)合變成了冶金結(jié)合,顯微硬度和純度得到提升。針對面向等離子體材料和部件的高熱負(fù)荷測試需求,分別建立了能量密度達(dá)到... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１托卡馬克示意圖??托卡馬克結(jié)構(gòu)與其它受控核聚變結(jié)構(gòu)相比有很多優(yōu)勢，是目前公認(rèn)的最有希??

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?第１章引言???低濺射產(chǎn)額、低氚吸附、高的抗等離子體轟擊等能力，己經(jīng)被認(rèn)為是國際熱核試??驗反應(yīng)堆（ＩＴＥＲ）中制造ＰＦＣｓ最有前途的材料之一［３５，￥，現(xiàn)在托卡馬克裝置中??的第一壁與偏濾器都在往全鎢化發(fā)展，如圖１．３所示［３７］。面向等離子體材料已經(jīng)??成為了制約聚變堆能否成功運(yùn)行的關(guān)鍵一環(huán)，因此，對ＰＦＭｓ和ＰＦＣｓ的研宄一??直以來都在不停地展開和突破。??１＾—??圖１．３面向等離子體材料的發(fā)展??１．２．２面向等離子體材料和部件的制備??金屬鎢己經(jīng)被選定作為ＩＴＥＲ中制造ＰＦＣｓ的首選材料。金屬銅的熱導(dǎo)率高、??導(dǎo)熱效果非常好，易于進(jìn)行機(jī)械加工，經(jīng)常用于高溫條件下的導(dǎo)熱材料。把鎢和??銅結(jié)合在一起做成ＰＦＣｓ部件，一方面可以抵擋聚變堆中高熱粒子流的沖擊，另??一方面可以把表面沉積的熱量迅速地轉(zhuǎn)移出去，所以鎢銅是聚變堆中比較理想的??制備ＰＦＣｓ材料［３８］。但是鎢是一種很脆的金屬、難于進(jìn)行機(jī)械加工，加上銅和鎢??兩種材料在熱導(dǎo)率和線膨脹系數(shù)上存在著非常大的差別ｍ，％，在鎢銅復(fù)合和部件??服役過程中都會產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力而導(dǎo)致失配，所以要把鎢和銅連接在一起是非??常困難的。選擇適當(dāng)?shù)倪B接工藝，緩解鎢銅結(jié)合面的熱應(yīng)力可以有效提高部件的??性能和使用壽命［４１，４２］。??現(xiàn)階段比較常見的鎢銅ＰＦＣｓ結(jié)構(gòu)主要有穿管結(jié)構(gòu)（ｍｏｎｏｂｌｏｃｋ）和平板結(jié)構(gòu)??（Ｆｌａｔ－ｔｉｌｅ）?ｔ４＇穿管型結(jié)構(gòu)是用銅合金圓管將多個鎢塊串連焊接在一起，平板型??結(jié)構(gòu)是將鎢塊像貼瓷磚一樣平鋪在熱沉銅合金表面，如圖１．４所示。穿管型結(jié)構(gòu)??具有優(yōu)異的抗高熱輻照性能，但制造工藝復(fù)雜、成本高，平板型結(jié)構(gòu)的抗高熱轄??照性


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