面向等离子体材料(PlasmaFacingMaterials，PFMs)是聚变材料中非常重要的一类，即在核聚变试验装置中直接面对等离子体的第一壁(First Wall，FW)、偏滤器(divertor)和限制器(1imiter)的装甲材料。PFMs的主要作用是有效地控制进入等离子体的杂质、转移辐射到第一壁表面的热量，以及在非正常停堆时保护其它部件免受等离子体轰击而损坏，因此要求其具有较好的承受严酷热负荷和等离子体冲击能力。在所有的金属材料中，w具有最高的熔点(3420℃)，且w很稳定，比较难被腐蚀，也具有很高的抗氚滞留性能；同时w也有不错的导热性能以及高温下的高强度。所以w非常适合作为面向等离子材料。但是w的比重高，加工难度大和在脆／塑转变温度下韧性差。采用w块材与其它金属连接制造PFMs有非常大的难度。金属铜有优良的导热、导电性能及塑性加工性能，其常被用做高热环境的热沉材料。w与铜的复合不但能承受偏滤器的高热环境，还可把偏滤器表面的热迅速传导出去，是聚变堆中理想的第一壁材料。在铜基体上制备w涂层是目前制造PFMs材料的热点。制备w涂层的方法有低压等离子喷涂(LPPS，low pressure plasmaspray)技术、大气等离 涂层的喷涂工艺如表l所示。等离子喷涂(APS，airplasma spray)、物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)等。化学气相沉积技术(CVD)制备的w涂层具有良好的抗热冲击性能和热疲劳性能，但该技术工艺复杂，沉积效率低，不易制得厚涂层，成本较高，且在操作过程中存在较大的环境污染。和CVD—W相似，物理气相沉积也同样具有低的沉积效率和高的制备成本。
以上两种方法均不易制得厚涂层。APS制备w涂层氧含量与孔隙率均非常高。低压等离子喷涂(LPPS)是一种低压保护性气氛下进行喷涂的工艺，特别适合于喷涂易氧化的高熔点涂层材料。目前国内外已经就低压等离子喷涂制备w涂层进行了广泛的研烈引。然而，在大面积基体上长时间制备厚w涂层方面的研究工作尚不多。
文中以两种粒径的w粉为热喷涂粉末原料，在铜基体上采用LPPS技术制备了w涂层，对涂层的显微结构和基本性能进行了表征，并探讨了热喷涂粉末对涂层结构和性能的影响。
摘 要：采用低压等离子喷涂(LPPS)技术，用2种不同粒径的热喷涂粉末，在铜基体上制备了厚度为0．7mml以上的w涂层。通过扫描电镜(sEM)研究了涂层的微观形貌，并对热喷涂粉末对w涂层的显徼结构、结合强度、氧含量及热导率的影响进行了探讨。结果表明：细小粒径w粉所制备的w涂层孔隙率较低，但涂层存在明显的分层；粗粉所制备的w涂层结构均匀，涂层的内聚力与热导率分别达到了38MPa和98．06 W／m·k，远高于细w粉涂层的23 MPa和75．36W／m·k。细w粉涂层较低的性能和其严重的分层有关。
关键词：热喷涂粉末粒度；低压等离子喷涂；分层；热喷涂热喷涂粉末
实验过程略
4结论
(1)细粉所制备的w涂层孔隙率较低，孔隙呈球形，涂层中存在严重的分层；而粗粉所制备的w涂层孔隙率较高，呈棱角形，并且在涂层中没有明显的分层。
(2)细粉所制备w涂层分层是由于粒径较小的细w粉较难进入焰流中心，导致在低压条件下形成粉尘而漂浮在空中，这些粉尘吸附在材料表面，在喷涂过程中进入涂层的层问，从而导致涂层内层间存在严重的分层，并最后形成宏观的分层。
(3)粗粉所制备的w涂层的内聚力与热导率分别达到了38MPa和98．06 W／m·k，远高于细w粉涂层的23MPa和75．36w／m·k。细w粉涂层较低的性能和其严重的分层有关。
参考文献略
本站文章未经允许不得转载；如欲转载请注明出处，北京桑尧科技开发有限公司网址：http://www.sunspraying.com/
|
