仲鎢酸銨濕法化學合成鎢/碳化鈦複合材料

在鎢基等離子材料/組件 (PFMs/PFCs) 的開發過程中，材料科學家探索了許多不同的、創新的製備和加工路線，以滿足國際熱核實驗反應堆 (ITER) 的要求。鎢 (W) 是聚變反應堆中面向等離子體材料的最佳候選材料之一，因為它具有許多獨特的特性。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。

提出了納米結構的 W 材料以提高用於聚變反應堆的 W 基質材料的性能。同時，納米結構的 W 材料可以通過用納米粒子摻雜 W 來有效製造，例如碳化鈦 (TiC)、氧化鑭 (La2O3) 和氧化釔 (Y2O3)。

為了提高鎢材料的性能，Tic在鎢上摻雜，製造出一種新型的PFM複合材料。鎢/碳化鈦複合材料 (W-TiC) 已通過濕化學途徑成功地由仲鎢酸銨製備。 W-TiC複合材料的合成過程如下：

該粉末由納米級第二相TiC顆粒（商業粉末，粒徑約50nm，純度99.9%）和仲鎢酸銨（NH4）10H2W12O42·XH2O（APT）製備而成。摻雜劑TiC的比例為1.0wt.%，這是通過化學計量計算的。草酸（C2H2O4·2H2O）作為沈淀劑製備前驅體。在此過程中，稱為蒸發沉澱，前驅體從混合溶液中沉澱出來，這是由於溶液在 165°C 下蒸發導致草酸濃度增加的反應。研磨後，將前驅體置於具有高純氫氣氣氛（純度= 99.999%）的管式爐中進行還原。通過將溫度升高至 200°C 保持 30 分鐘以排除殘留無機材料的低昇華點來進行還原。然後，通過加熱至500°C 60分鐘，然後加熱至800°C 60分鐘進行兩步還原過程，最後將材料冷卻。

綜上所述，仲鎢酸銨通過濕化學方法成功製備了鎢/碳化鈦複合材料。合成的粉末具有約 30 nm 至 100 nm 的均勻直徑，並且僅包含納米尺寸的 W 和 TiC 顆粒。結果表明，納米尺寸的 TiC 顆粒最初塗覆有 W 前驅體，然後通過原位還原塗覆納米尺寸的 W 顆粒。此外，HRTEM 圖像或衍射環譜證實中心顆粒為 TiC 相，周圍顆粒為 W 相。

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