超高壓力下通電燒結製備鎢鐵功能梯度材料

金屬鎢由於具有熔點高、蒸汽壓低、硬度高、耐腐蝕性好、低氚滯留以及抗等離子體材料（plasma facing materials, PFMs）。以低活性鐵素體/馬氏體剛為代表的鐵基材料則最有希望用作核聚變反應裝置中第一壁和包層的結構材料。鎢和鐵基材料的連接成為一個重要的研究課題。目前鎢和鐵基材料的連接方式主要有擴散結合、等離子體噴塗和活性金屬焊接等。由於鎢在一定溫度下會和鐵等元素發生反應，傳統的焊接方法很可能在焊接介面產生脆性相（FeW和Fe7W6）。同時由於鎢和鐵的物理性能，如導熱係數尤其是熱膨脹係數差距很大，因此在連接過程中，焊接介面上很容易產出較大的殘餘熱應力，造成介面失效。為了解決以上難題，需要探索新的鎢鋼連接方法及其介面設計。

本文採用功能梯度材料（functionally graded materials, FGM）的概念連接鎢和鐵，在充分保留和發揮組元鎢和鋼各自的特點的同時，緩和鎢與鋼熱物理性能不匹配而造成的熱應力問題。此外，W和Fe的熔點差別較大，採用常規燒結方法很難一步獲得W/Fe FGM樣品。本文對採用超高壓力下通電燒結新技術製備W/Fe FGM進行了初步研究。

 

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