面向等离子体材料(PFM)及其部件(PFMC)是核聚变堆中最关键的组成部分，其服役环境极为苛刻，要求无氚滞留、化学稳定性好、承受长时间抗高热通量和抗中子辐照的能力。钨具有高的熔点与热导，对氘和氚的吸附量小，抗溅射能力强，不与氢反应等特性，被确定为面向等离子体材料的最佳选择。然而，由于传统商用钨材料存在组织粗大、脆性大、DBTT高、再结晶温度相对低等问题，不能满足核聚变对面向等离子体材料的要求[1,2]。
为了改善纯钨的性能，目前国内外围绕晶粒细化和第二相强化，开展了添加稀土氧化物或碳化物进行强化的一些研究[3,4]。ZrC不仅具有高熔点(3420℃)、良好的高温强度以及与W相近的热膨胀系数等优点，而成为一种国内外研究的新方向。目前，美国、伊朗等采用融渗反应法(DCP)[5,6]，利用WC与Zr2Cu、ZrO2或ZrSiO4等在高温下发生反应而制备W-ZrC的复合材料，但其容易引入低熔点的杂质;韩国采用放电等离子体烧结制备了W-ZrC材料，发现ZrC能与W形成利于提高强度的(Zr,W)C相[7,8];国内采用热压、DCP等方法研究了较高含量(10%以上)ZrC对W室温性能、高温导电性能、高温抗烧蚀性能的影响[9,10]，对体积分数小于10%的研究较少。为了获得均匀分布且无低熔点杂质的钨材料，本文采用“溶胶-非均相沉淀-喷雾干燥-热还原”制备了不同ZrC(1-4%，质量分数，下同)含量的钨材料，研究了ZrC含量对钨材料组织和力学性能的影响，并分析了ZrC对钨材料的作用机理。
1 实 验
采用分析纯偏钨酸铵 (NH4)6H2W12O40•5H2O、ZrC粉末、少量聚乙二醇(PEG)，用酸、碱试剂调配成溶胶体，经“溶胶-非均相沉淀-喷雾干燥-热还原”制备出ZrC含量(质量百分数)分别为1%、2%、3%和4%的复合粉末。四种复合粉末在350MPa压力下压制成拉伸样品，然后在氢气气氛中进行预烧，预烧温度为1000℃，保温2h冷却至室温，最后将预烧样品在氢气气氛的钨棒炉中进行1890℃高温烧结3h。
依次采用180、240、400、800的金刚石砂纸对烧结后样品进行水磨，抛光后进行酒精清洗并置于干燥箱中干燥。采用阿基米德排水法测量材料的密度;在Instron-3369型力学试验机上测试样品的室温拉伸强度(MPa)，其工作参数
声明：
“ZrC含量对钨材料组织和性能的影响” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
1122
编辑：中冶有色网
来源：中南大学
分享 0
举报 0
收藏 0
反对 0
点赞 0
2025年06月06日 ~ 08日 
