面向等離子體稀土氧化物增強鎢基復(fù)合材料的制備及其性能研究.pdf

1、鎢及其合金因優(yōu)異的性能而被選為ITER的面向等離子體第一壁候選材料，但鎢及其合金存在高溫脆性、輻照脆性及較高的韌脆轉(zhuǎn)變溫度等問題，使其不能完全達到面向等離子體第一壁材料的使用要求。向鎢合金中添加強化相是一種提高鎢合金綜合性能的手段。本文采用向鎢合金中添加納米氧化镥(Lu2O3)顆粒，通過機械球磨和放電等離子體燒結(jié)方法制備了新型的ODS-W復(fù)合材料，研究了Lu2O3添加量、機械球磨工藝對制備ODS-W組織結(jié)構(gòu)和性能的影響，揭示了微量Nb、

2、C的添加對W-Lu2O3復(fù)合材料組織結(jié)構(gòu)和性能影響規(guī)律。同時，對制備ODS-W的氘滯留性能和熱負(fù)荷性能進行了研究。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)制備的ODS-W復(fù)合材料的致密度和顯微硬度都隨著Lu2O3含量的增加而提高，并且在Lu2O3含量為3wt.％時達到最大值，分別為96.21％和551.7 HV，且隨著Lu2O3含量的增加，材料的晶粒尺寸不斷減小。
　　(2)隨著制粉球磨時間的增加，制備的W-3wt.％Lu2O3復(fù)合粉

3、末和燒結(jié)體的晶粒尺寸逐漸減小，但是燒結(jié)體的致密度和顯微硬度卻呈現(xiàn)出先小幅度減小然后不斷增大的趨勢，并在球磨時間為40 h達到最大值，分別為93.83％和505.1 HV。
　　(3)在添加Lu2O3的基礎(chǔ)上，向鎢中添加微量Nb、C元素，研究發(fā)現(xiàn)在晶粒細(xì)化、提高致密度和強度方面具有顯著效果，W-Nb-C-Lu2O3復(fù)合材料的致密度提高了5.75％，達到了95.12％，晶粒尺寸由8～13μm細(xì)化到2～5μm，顯微硬度和拉伸強度分別提高