一种聚变堆包层第一壁的钨/钢连接方法技术

技术编号:43535408 阅读:22 留言:0更新日期:2024-12-03 12:19
本发明专利技术公开了一种聚变堆包层第一壁的钨/钢连接方法,属于异种材料连接技术领域,包含以下步骤:步骤1、钢的表面处理;步骤2、钨的熔融沉积;以及步骤3、后处理。本发明专利技术创新式提出了一种聚变堆包层第一壁的钨/钢连接工艺,不引入异质元素,通过增材制造技术直接在RAFM钢表面“生长”致密钨,实现钨/钢的连接。熔池处元素的高效渗透,在钨/钢连接界面产生成分梯度过渡,消除钨/钢异质界面的存在,并大幅减少了中间脆性相的产生。针对RAFM钢具有不同尺寸形貌的表面,采取不同的增材制造工艺实现钨/钢连接,即分别适用于曲面的激光直接能量沉积技术与平面的电子束粉末床熔覆技术,分区打印,逐步实现钨/钢的完全连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于异种材料连接,具体涉及一种聚变堆包层第一壁的钨/钢连接方法


技术介绍

1、包层第一壁(fw)作为聚变堆装置核心组成,是离高温等离子体最近的部件,用以保护外围部件免受高热流和高能粒子流的冲击。在聚变装置运行时,fw直接面对上亿摄氏度的等离子体,暴露于严苛的热负荷、中子能量冲击、辐照等多重作用下,服役环境最为恶劣。因此,fw的可靠制造是未来聚变堆建造所需的关键技术。fw由功能材料(钨)与结构材料(低活化铁素体/马氏体钢,rafm)构成,目前关键问题在于异质钨/钢的可靠连接:(1)钨与钢的热物理性能特别是热膨胀系数(cte)的显著不匹配会在连接界面产生高热应力;(2)钨与钢异质界面连接时易形成脆性的wxfey金属间化合物。大型聚变实验堆,如iter和craft,由于更高的壁载荷,钨/钢大面积结合(含钨面积大于1m2)和窄曲线流道,对于fw在聚变环境中的安全性和可靠性提出更高要求,需要面向钨/钢之间的紧密配合与稳定。因此,需要开发一种高工程可行性、高强度和高热疲劳性能的钨/钢连接工艺。

2、由于钨/钢完全不同的熔化温度,基本不可能通过熔本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种聚变堆包层第一壁的钨/钢连接方法,其特征在于,包含以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种聚变堆包层第一壁的钨/钢连接方法,其特征在于:在步骤2中,所述预热温度为600~1000℃。

3.根据权利要求1所述的一种聚变堆包层第一壁的钨/钢连接方法,其特征在于:在步骤2中,所述高能热源为激光或电子束,采用脉冲或连续的方式。

4.根据权利要求1所述的一种聚变堆包层第一壁的钨/钢连接方法,其特征在于:在步骤2中,所述激光直接能量沉积中钨粉末的进料速率m = 5-30g/min,激光功率为600~3000W,光斑直径为150~750μm,扫描速度为50~...

【技术特征摘要】

1.一种聚变堆包层第一壁的钨/钢连接方法,其特征在于,包含以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种聚变堆包层第一壁的钨/钢连接方法,其特征在于:在步骤2中,所述预热温度为600~1000℃。

3.根据权利要求1所述的一种聚变堆包层第一壁的钨/钢连接方法,其特征在于:在步骤2中,所述高能热源为激光或电子束,采用脉冲或连续的方式。

4.根据权利要求1所述的一种聚变堆包层第一壁的钨/钢连接方法,其特征在于:在步骤2中,所述激光直接能量沉积中钨粉末的进料速率m = 5-30g/min,激光功率为600~3000w,光斑直径为150~750μm,扫描速度为50~600mm/min。

5.根据权利要求1所述的一种聚变堆包层第一壁的钨/钢连接方法,其特征在于:在步骤2中,所述电子束粉末床熔覆中层厚为20~150μm,电子束功率为3~8kw,电子束束斑直径100~400μm,扫描速度为100~300 mm/s。

6.根据权利要求4所述的一种聚变堆...

【专利技术属性】
技术研发人员:王万景余子扬许华旗杜培松王巧玲罗广南周海山徐玉平
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:

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