核聚變是有望解決當前迫在眉睫的能源危機的極少數選擇之一，材料技術在決定聚變電源的技術實現方面起著至關重要的作用。等離子材料 (PFM) 是 ITER 中的關鍵材料之一，可在惡劣條件下工作，包括複雜的熱、機械和化學載荷以及強輻射。

 

鎢 (W) 是一種很有前途的材料，可用作 PFM，因為它具有許多獨特的優勢。然而，鎢材料的脆化、高DBTT等固有缺陷限制了其在PFMs和PFCs上的應用。因此，需要開發具有改進機械性能的改性鎢材料。第二相粒子（如 La2O3、Y2O3、TiC 和 HfC）可以在緩解這些問題方面發揮重要作用。稀土氧化物顆粒特別有效，因為它們可以通過強大的稀土-氧相互作用來收集溶質。例如，稀土氧可以通過促進晶粒成核和阻礙晶粒生長來細化晶粒。生產納米級氧化物彌散強化 (ODS) 鎢粉的常用方法是機械研磨 (MM)。

 

 

因此，引入了一種用於合成高度均勻的 ODS-W 粉末的新型濕化學方法，其中通過鎢 (W) 和釤 (Sm) 鹽在水溶液中的反應製備鎢和金屬氧化物的前體。用仲鎢酸銨（APT）製備了鎢-釤氧化物複合材料（Sm2O3/W），其拉伸強度值遠高於純鎢樣品。摻雜的前體在氫氣氛中被還原，然後通過 SPS 將還原的粉末燒結成 W-Sm2O3 複合材料。合成過程如下：

 

 

首先，將仲鎢酸銨水合物（APT）懸浮在六水合硝酸釤水溶液中，合成釤摻雜鎢前驅體，釤含量對應於 W–1 wt% Sm2O3。在室溫下劇烈攪拌下，將約30克APT（H42N10O42W12·xH2O）和0.56克硝酸釤（SmN3O9·6H2O）依次溶於150毫升去離子水中。反應 24 小時後過濾溶液以確保 APT 和 Sm 離子之間完全反應，並將所得粉末在 60°C 下乾燥 2 小時。然後將粉末在氮氣氣氛下在 450°C 下煅燒 1 小時，從而將粉末轉化為氧化物混合物。接著，在單管電加熱爐中用高純氫氣還原前驅體。將含有前體的舟放在爐管的中央部分，並在氣流中以 5°C/min 的速度加熱至 800°C，然後在該溫度下保持 6 小時。之後，將樣品冷卻至室溫，仍然在氫氣流下。最後通過SPS（FCT Group，SE-607）技術對樣品進行固結。

 

綜上所述，採用濕化學法以仲鎢酸銨為材料成功製備了鎢-氧化釤複合材料，其拉伸強度值遠高於純鎢樣品。 Sm2O3/W 複合材料通過 SPS 技術在比傳統燒結方法更短的時間內成功燒結，避免了大量的晶粒生長。 Sm2O3 顆粒均勻分佈在鎢基體中。 W-1 wt% Sm2O3 複合樣品的晶粒尺寸和相對密度分別為 4 μm、97.8%。 Sm2O3/W 樣品的拉伸強度值高於純 W 樣品的拉伸強度值。隨著溫度從 25°C 升高到 800°C，純 W 和 W–1 wt% Sm2O3 複合材料的熱導率以相同的趨勢下降，並且兩種樣品在室溫下的熱導率均在 160 W/m K 以上。