仲钨酸铵湿法化学合成钨/碳化钛复合材料

在钨基等离子材料/组件 (PFMs/PFCs) 的开发过程中，材料科学家探索了许多不同的、创新的制备和加工路线，以满足国际热核实验反应堆 (ITER) 的要求。钨 (W) 是聚变反应堆中面向等离子体材料的最佳候选材料之一，因为它具有许多独特的特性。然而，钨材料的脆化、高DBTT等固有缺陷限制了其在PFMs和PFCs上的应用。

提出了纳米结构的 W 材料以提高用于聚变反应堆的 W 基质材料的性能。同时，纳米结构的 W 材料可以通过用纳米粒子掺杂 W 来有效制造，例如碳化钛 (TiC)、氧化镧 (La2O3) 和氧化钇 (Y2O3)。

为了提高钨材料的性能，Tic在钨上掺杂，制造出一种新型的PFM复合材料。钨/碳化钛复合材料 (W-TiC) 已通过湿化学途径成功地由仲钨酸铵制备。 W-TiC复合材料的合成过程如下：

该粉末由纳米级第二相TiC颗粒（商业粉末，粒径约50nm，纯度99.9%）和仲钨酸铵（NH4）10H2W12O42·XH2O（APT）制备而成。掺杂剂TiC的比例为1.0wt.%，这是通过化学计量计算的。草酸（C2H2O4·2H2O）作为沉淀剂制备前驱体。在此过程中，称为蒸发沉淀，前驱体从混合溶液中沉淀出来，这是由于溶液在 165°C 下蒸发导致草酸浓度增加的反应。研磨后，将前驱体置于具有高纯氢气气氛（纯度= 99.999%）的管式炉中进行还原。通过将温度升高至 200°C 保持 30 分钟以排除残留无机材料的低升华点来进行还原。然后，通过加热至500°C 60分钟，然后加热至800°C 60分钟进行两步还原过程，最后将材料冷却。

综上所述，仲钨酸铵通过湿化学方法成功制备了钨/碳化钛复合材料。合成的粉末具有约 30 nm 至 100 nm 的均匀直径，并且仅包含纳米尺寸的 W 和 TiC 颗粒。结果表明，纳米尺寸的 TiC 颗粒最初涂覆有 W 前驱体，然后通过原位还原涂覆纳米尺寸的 W 颗粒。此外，HRTEM 图像或衍射环谱证实中心颗粒为 TiC 相，周围颗粒为 W 相。

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