钨杂质辐射对托卡马克等离子体大破裂快速热猝灭阶段热能损失过程的影响

基于PLT,EAST,WEST,ASDEX-Upgrade,JET等托卡马克装置开展的研究表明重杂质易产生聚芯现象,这会导致等离子体约束性能降低甚至引发等离子体大破裂事件.大破裂期间等离子体热能损失主要发生在快速热猝灭(thermal quench,TQ)阶段,但目前对于这一阶段的时间尺度定标关系并没有较为全面的物理解释.国际热核聚变实验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER)将采用全钨壁材料,而钨作为高Z杂质,其较强的辐射能力将会对TQ过程的热能损失产生影响.为研究钨杂质对快速TQ时间尺度的影响,本工作通过同时考虑随机磁场导致的热扩散以及钨杂质辐射引起的热损失机制,建立了托卡马克等离子体电子温度演化的一维模型,并在典型类ITER参数下对该阶段的电子温度演化进行数值计算和分析.主要结论为:1)快速TQ时间尺度的量级由热扩散水平决定,但钨杂质辐射可以定量上影响TQ时间尺度和TQ后期电子温度,钨浓度越高TQ时间尺度越短、后期电子温度越低,且数值与解析结果分析都表明该时间尺度与钨杂质浓度近似呈线性关系;2)快速TQ阶段前期,通过钨杂质辐射损失的能量远小于通过随机磁场引起热扩散损失的能量,但在TQ后期,钨杂质辐射功率量级可以接近甚至超过热扩散功率,这也是导致TQ后期电子温度随钨浓度增大而降低的原因.因此,钨杂质辐射在TQ后期对热能损失的贡献不可忽略.

球墨铸铁激光熔覆Hastelloy C276气孔缺陷与耐蚀性研究

为替代价格高昂且难加工的整体镍基合金材料在腐蚀环境中的应用,采用激光熔覆技术在球墨铸铁QT500-7基体上制备Hastelloy C276合金涂层。研究了激光功率和扫描速度对涂层气孔率及稀释率的影响;采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和电化学工作站对该涂层组织、硬度及耐蚀性能进行研究。结果表明:在所选工艺参数下,涂层与基体均能形成良好冶金结合,无裂纹缺陷。随着激光功率增大或激光扫描速度增大,该涂层稀释率及气孔率均呈增大趋势。该涂层组织以树枝晶为主,物相主要由γ-Ni固溶体及碳化物M_(23)C_(6)、M_(3)C_(7)、Ni_(6)Mo_(6)C组成。该涂层的平均硬度为379.38 HV,达到了基体的1.98倍。在3.5 wt%NaCl溶液中Hastelloy C276合金涂层自腐蚀电位高于球墨铸铁且自腐蚀电流密度低于球墨铸铁,线能量越低的工艺参数制备的涂层耐蚀性越好。

激光功率对铝合金激光-MIG复合焊熔滴过渡行为及飞溅的影响

为研究激光功率对铝合金激光-MIG复合焊接过程稳定性的影响,采用高速摄像及NI USB-6251数据采集卡对复合焊接过程中电弧参数、熔滴过渡行为及飞溅产生行为进行了研究。结果表明:随着激光功率增大,电弧峰值电流减小,而峰值电压增大;在4 kW激光功率时,以射滴过渡为主,偶尔发生短路过渡情况,随激光功率小幅增加,短路过渡现象消失;当激光功率增大到5.5 kW时,稳定的一脉一滴过渡中出现了两脉一滴的过渡形式,降低了熔滴过渡稳定性。激光功率增大,金属蒸气对匙孔壁上液态金属剪切力也随之增强,导致匙孔壁上方飞溅产生次数增加。当激光功率为4~4.5 kW时,匙孔后壁飞溅产生次数明显多于匙孔前壁,但激光功率大于5 kW后,匙孔前后壁飞溅次数相当。最后,对匙孔前后壁熔池金属进行了受力分析,并总结了匙孔壁上方飞溅产生的机理。

能量配比对A7N01铝合金激光-MIG复合焊焊缝的影响

为优化厚板铝合金激光-MIG复合焊接工艺,提高焊接效率,分别对固定激光功率和固定电弧功率两种模式下,激光和电弧能量配比系数η(P_(L)/P_(MIG))对焊缝成形的影响及焊接接头组织进行分析。研究发现,激光功率一定时,随η增大,焊缝熔深、熔宽均减小,焊缝深宽比变化不大;在固定电弧功率时,随η增大,焊缝熔深、熔宽、深宽比均增大。激光热源对焊缝熔深、熔宽均有一定影响,电弧热源主要影响焊缝熔宽。在固定激光功率时,随η增大焊缝气孔率减小,而在固定电弧功率时,焊缝气孔率随着η增大而增大。固定电弧功率时,随η增大,焊缝激光作用区内Mg含量降低,Zn含量升高。分别采用η=1.5和η=0.25的工艺参数进行了12 mm厚A7N01铝合金板对接打底焊和盖面焊,得到的焊缝成形优良,接头抗拉强度达到母材的78.95%。