退火态钨钾合金的微结构演化及力学性能研究

钨基材料因其高熔点、相对优异的高温性能被广泛应用于核聚变及搅拌摩擦焊接领域。以钨钾合金为对象,研究退火态钨钾合金的微观组织演变及相应力学性能。结果表明:原始态钨钾合金的平均晶粒尺寸、平均硬度分别为2.08μm、4.38 GPa,800℃抗拉强度423 MPa、断裂伸长率50%。锻态钨钾合金的再结晶温度在1425~1435℃。当退火温度低于1425℃,钨钾合金以回复为主。1425℃退火态样品平均晶粒尺寸为2.23μm,较原始态的增大22%,平均硬度下降4%至4.21 GPa,800℃抗拉强度为393 MPa,断裂伸长率为34%。当退火温度达到1500℃,材料完成再结晶,晶粒出现明显粗化,平均晶粒尺寸为178.17μm,是原始态样品平均晶粒尺寸的85倍,平均硬度为3.60 GPa,较原始态下降18%,800℃抗拉强度仅为208 MPa,断裂伸长率为44%。

用正电子湮没技术研究H/He中性束辐照钨钾合金中缺陷的演化

钾掺杂钨合金是一种典型的弥散强化钨基材料,钾掺入在提高钨材料抗冲击能力的同时,也引入大量缺陷,这些缺陷会对合金在服役过程中氢原子和氦原子的存在形态以及演变产生影响.本文使用正电子湮没谱学方法从微观角度研究辐照后钨钾合金中的缺陷信息,通过对氢氦相关缺陷的正电子湮没参数进行模拟,发现氢原子对正电子寿命的影响比氦原子小,弥散在位错或晶界中的氢、氦原子会影响正电子湮没区域,而单个钾原子的存在对氢氦相关缺陷的正电子寿命影响甚微;结合扫描电镜与正电子湮没寿命谱和慢正电子束多普勒展宽谱,测试结果确认了钨钾合金中钾泡以及其钉扎的位错等缺陷对氢原子和氦原子的影响,与纯钨相比,在纯H和H+6%He中性束辐照下钾泡等缺陷会促进氢原子的释放,同时成为氦原子的捕获中心,促使其形成氦-空位复合体,并在此成核,生长为尺寸更大的氦泡,在应力和温度梯度的作用下促进其从表面释放,有利于相关缺陷的恢复,降低其损伤程度.

钾掺杂钨合金中气相热充氘的热脱附行为

钾(K)掺杂钨(W)合金已经表现了优异的高温力学性能,成为最有希望的PFMs备选材料之一。为评估氢同位素在W-K合金中的滞留情况,采用放电等离子烧结技术(SPS),制备了纯W及K含量82μg/g的W-K合金,通过气相热充法引入氘(D)元素,考察热脱附行为。研究表明,气相热充氘释放温区从600K延伸至1200K,掺杂K后,D脱附活化能从0.86 eV下降到0.68 eV;纯W样品D滞留量在1×10^(-6)(原子比)左右,掺杂K后有所提高,但依然大大优于商用ITER级纯W。