项目名称: 微纳复合增强细晶钨及其作用机制

项目编号: No.51474242

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 矿业工程

项目作者: 范景莲

作者单位: 中南大学

项目金额: 85万元

中文摘要: 钨具有高熔点、低溅射、对H滞留低等特性,被确定为ITER国际热核聚变堆和我国未来热核聚变堆面向等离子体全钨偏滤器材料。然而,现有钨材料因组织粗大、性能低、塑脆转变温度高、再结晶温度低,不能满足未来聚变堆在10MW/m2以上高能电子束冲击下的抗高热负荷要求。添加微量稀土氧化物/碳化物显示很大潜力,本项目设计用微量稀土氧化物和碳化物微纳复合强化,用溶胶-非均相沉淀-喷雾干燥实现微量粒子与钨纳米原位复合和强化烧结制备细晶钨材料,研究其强韧化机制、抗高热负荷行为与失效机制。揭示微量稀土氧化物、碳化物与钨的相互作用及其对致密化晶粒抑制的作用机理,从实验研究微纳复合对钨材料高温强韧性和抗高热负荷冲击性能的影响和作用机制;采用第一性原理、分子动力学等从理论上研究细晶W/W、钨/纳微粒子相界面结合行为及高能电子束轰击对界面行为的影响。通过实验与理论结合,更深层次预测和揭示微纳粒子对钨强韧化与抗高热负荷影响

中文关键词: 细晶钨;稀土氧化物;弥散强化;碳化物弥散强化;作用机制;抗高热负荷行为

英文摘要: Tungsten has been determined as the full-divertor material for the plasma-facing components in the international thermal experiment reactor(ITER) and China Fusion engingering testing reactor(CFETR)due to its high melting point, low sputtering rate and low H retention. However,traditional tungsten can not meet the fusion requirement under the high heat flux above 10MW/m2, because of its intense temperature sensibility and brittleness due to its coarse grain and high ductile brittle transition temperature (DBTT),lower recrystallining temperature. Adding minor rare earth oxide or carbides has great advantages in enhancing high heat loading resistance of tungsten, here,trace micro/nano oxides and carbides particles are designed to dispersion-strengthening and refine tungsten grain by using micro-nano particle compositing technology via sol-nonuniform phase recipitation-spraying and strengthening sintering to preparing fine grain tungsten material with enduring high heat loading.The strengthening mechanism and high heat impacting behavior will be investigated here,the interaction between tungsten and tungsten,tungsten and micro-nano particleamong micro-nano particles, and its functional mechanism in densification and inhibiting tungsten grain growth,will be revealed.The effects of micro-nano particle composite on the performance and the resistance to high heat loading of tungsten will be deeply studied from the experimental point of view. The first principle,molecule-dynamics will also be applied to computate the interface bonding energy between tungsten and tungsten phase as well as tungsten and micro-nano particle phase, so as to forecast and reveal the influence mechanism of micro-nano particle to the mechanical properties and resistance to high heat loading property.

英文关键词: fine-grain tungsten;rare earth oxide dispersed strengthening;carbide dispersed strengthening;Functional Mechanism;strengthening mechanism

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