W/Cu和W/C涂层的循环热负荷实验

用等离子体喷涂和热压方法制作了W /Cu梯度功能材料和W /C涂层 ,其中W/C涂层具有多层的钨 (W )、铼 (Re)扩散阻挡势垒。为了试验这些复合材料能否经受聚变等离子体破裂时的高热负荷 ,用大功率ND :YAG激光进行了模拟实验。结果表明 :在 1 0 0～ 4 0 0MW /m2 的瞬时 (脉冲宽度为 4ms)热负荷作用下 ,经过 2 0 0～ 70 0次热循环 ,未发现W /Cu复合体的开裂。其中在 1 2 3MW /m2 的功率密度下作用70 0次后 ,发现等离子体喷涂试样表面的再结晶现象和严重的晶界腐蚀 ,由于激光的冷效应 ,晶粒生长的趋势并不明显 ,再结晶层的晶粒呈垂直于表面的柱状结构。W/C试样的退火实验表明 ,钨涂层的再结晶温度稍高于 1 4 0 0℃。在更高的功率密度下 (3 98MW /m2 )出现了明显的腐蚀坑 ,坑内呈疏松的蜂窝结构 ,坑的边缘形成了沉积区 ,能谱分析表明沉积区集聚了大量的金属杂质。等离子体喷涂试样比热压试样更易产生晶界的断裂和裂纹。在同等的热负荷条件下 ,W

SPS烧结W-TaC的耐瞬态热冲击性能

通过高能球磨方法制备了系列W-TaC混合粉末,采用放电等离子体烧结(SPS)制备出弥散强化W-TaC样品,并对W-TaC样品的密度、硬度和微观组织进行了分析。利用60 k W电子束材料测试平台(EMS-60)对烧结W-TaC的耐瞬态热冲击性能进行测试,分别模拟了等离子体破裂和边缘局域模2种热负荷。实验后通过扫描电镜观察了样品加载区域的裂纹及熔化情况,通过透射电镜观察分析了材料的微结构特征。结果表明:W-TaC样品在热负荷作用下可以经受功率密度为740 MW/m^2、5 ms的热冲击而不产生裂纹,但在功率密度为550 MW/m^2、100次1 ms的热疲劳下会产生疲劳微裂纹。SEM和TEM分析表明,TaC颗粒在钨晶粒内和晶粒间都有存在,而且TaC会与W形成共格相界和半共格晶界从而增强钨合金的强度。