一种采用置氢金属扩散连接聚变堆材料钨和钢的工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种采用置氢金属扩散连接聚变堆材料钨和钢的工艺，采用预先置氢的纯钛（钒）及其合金作为过渡层材料，既可以降低焊接温度，减少过渡层与钢之间产生的反应产物；降低过渡层屈服强度，有利于缓释应力；又满足聚变堆对材料的低活化要求，减少中间层材料与钢生成脆性反应产物弱化连接质量；又能改善中间层材料高温缓释残余应力能力的钨/钢连接工艺方法。

【技术实现步骤摘要】
一种采用置氢金属扩散连接聚变堆材料钨和钢的工艺
本专利技术是一种采用置氢金属扩散连接聚变堆材料钨和钢的工艺，属金属扩散焊接领域。
技术介绍
中国聚变工程试验堆（CFETR）及国外各种演示堆（DEMO）的第一壁部件均处于氢同位素环境中，并将承受氘（D）+氚（T）反应生成的14MeV中子及其他高能粒子辐照，因此第一壁部件大多被设计为面向等离子体材料（例如钨）和结构材料（例如低活化铁素体/马氏体钢）连接而成。但是钨和钢是两种热物理属性差异较大的异种金属材料，二者不仅线膨胀系数差异较大，会产生较大热应力，同时也会生成脆性反应产物弱化接头焊接性能。在目前国内外研究现状中，采用添加中间过渡层的固相扩散焊接工艺是一种比较有潜力的钨/钢连接技术。然而，中间层材料的选择是一个很大的难题，因为中间层不仅要能改善钨/钢的焊接性能，例如连接强度，界面反应产物，热应力缓释效果等，还需要能适应苛刻的未来聚变堆第一壁材料服役环境：（1）D+T反应产生14MeV中子，要求材料元素低活化以满足低排放核废料的标准；（2）聚变堆内部氢同位素环境，要求材料在氢同位素氛围中不发生脆性断裂；（3）D,T杂质粒子流要求材料在等离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用置氢金属扩散连接聚变堆材料钨和钢的工艺，其特征在于，工艺步骤为：制备出固相扩散焊接所需的钨、钢及未置氢的过渡层材料，并对钨、钢以及过渡层材料的待焊接面进行磨抛处理，使钨、钢以及过渡层材料的待焊接面的表面粗糙度低于Ra≤3.2μm，磨抛后清洗并真空封装待用；将上述得到的过渡层材料用固态置氢方法预置成质量分数为0‑1 wt%的置氢合金；将置氢合金置于钨片和钢块的中间相互叠合，采用真空热压或热等静压等固相扩散焊接方法进行焊接处理，得到焊接后的工件；采用真空退火方法对焊接后的工件进行除氢处理，实现聚变堆材料钨和钢的连接。

【技术特征摘要】
1.一种采用置氢金属扩散连接聚变堆材料钨和钢的工艺，其特征在于，工艺步骤为：制备出固相扩散焊接所需的钨、钢及未置氢的过渡层材料，并对钨、钢以及过渡层材料的待焊接面进行磨抛处理，使钨、钢以及过渡层材料的待焊接面的表面粗糙度低于Ra≤3.2μm，磨抛后清洗并真空封装待用；将上述得到的过渡层材料用固态置氢方法预置成质量分数为0-1wt%的置氢合金；将置氢合金置于钨片和钢块的中间相互叠合，采用真空热压或热等静压等固相扩散焊接方法进行焊接处理，得到焊接后的工件；采用真空退火方法对焊接后的工件进行除氢处理，实现聚变堆材料钨和钢的连接。2.根据权利要求1所述的一种采用置氢金属扩散连接聚变堆材料钨和钢的工艺，其特征在于：所述的钢为低活化铁素体/马氏体（RAFM）钢或其他低活化钢。3.根据权利要求1所述的一种采用置氢金属扩散连接聚变堆材料钨和钢的工艺，其特征在于：所述的过渡层材料为钛、钒、钛合金或钒合金。4.根据权利要求1所述的一种采用置氢金属扩散连接聚变堆材料钨和钢的工艺，其特征在于：步骤2）中固态置氢法为将过渡层材料置于加热炉中，充入压强为200Pa-0.1MPa的高纯氢气，升温加速氢气在过渡层材料中的扩散...

【专利技术属性】
技术研发人员：王纪超，罗广南，刘松林，黄建军，王万景，李强，谢春意，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34