一种基于多物理场（力-热-电）耦合的单晶钨（W）制备方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于多物理场(力‑热‑电)耦合的单晶钨(W)制备方法及装置，包括以下步骤：(1)制样：先对变形W板进行去应力退火，再切割成圆形样品并清洗干燥；(2)热处理：将样品放置在多物理场耦合装置的石墨模具中，调控工作载荷、热处理温度和电流，于样品中制备出单晶W；(3)切割：采用线切割技术将所得样品内的单晶W切割出来。本发明专利技术通过外加载荷产生的应力场、电流的热效应产生温度场和非热效应产生的电流场三者协同强化变形W板在晶粒长大阶段的异常长大行为，可在少于20min的加载时间内获得尺寸可观、位错密度低、亚晶数量少、亚晶粒间取向差小的单晶W，为快速制备尺寸可观的单晶W提供了一种全新的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备单晶钨的方法，属于难熔(高熔点)金属材料微观组织结构设计，具体是涉及一种基于多物理场(力-热-电)耦合的单晶钨(w)制备方法及装置。

技术介绍

1、单晶钨(w)是一种具有单晶体结构的高性能难熔金属材料，凭借其特殊的物理化学性能在高温、高应力和强辐照等极端工况中展现出不可替代的应用价值。纯w作为熔点最高(3422℃)的金属材料，具有高密度(19.3g/cm3)、高热稳定性、高抗蠕变性能、低热膨胀系数(接近陶瓷)和高导热性能等独特的物理化学性能。因而，在纯w材料的基础上进一步消除晶界缺陷的单晶w，其抗蠕变性能在1600℃以上仍优于纯w材料，还具有更高的热稳定性和导热性，使其在剧烈热循环的工况中具有高的尺寸热稳定性并保持高效散热。此外，纯w材料的高密度特性使其具有优异的抗辐照性能，而单晶w在强辐照工况中表现出更加卓越的抗辐照性能，这主要是归因于单晶结构可以有效抑制辐照缺陷的扩展。这些独特的物理化学特性使其广泛应用于航空航天(如火箭发动机喷嘴、超高温炉元件)、核能科技(核聚变装置第一壁材料、反应堆屏蔽组件)、电子工业(大功率器件热沉、单晶硅生本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于多物理场(力-热-电)耦合的单晶钨(W)制备方法，其特征在于，利用多物理场(力-热-电)耦合作用对变形W板进行热处理，通过平行于电流方向的工作载荷产生的应力场、高密度电流的热效应产生的温度场和非热效应产生的电流场三者协同强化金属在晶粒长大阶段的晶界和位错的滑移与原子迁移，促进变形W板发生晶粒异常长大而生长出具有可观尺寸的单晶W，进而实现单晶W的快速制备。

2.根据权利要求1所述的单晶钨(W)制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的单晶钨(W)制备方法，其特征在于，步骤(1)中所使用的变形态的W板的塑性变形量大于50％，且杂质含量要...

【技术特征摘要】

1.一种基于多物理场(力-热-电)耦合的单晶钨(w)制备方法，其特征在于，利用多物理场(力-热-电)耦合作用对变形w板进行热处理，通过平行于电流方向的工作载荷产生的应力场、高密度电流的热效应产生的温度场和非热效应产生的电流场三者协同强化金属在晶粒长大阶段的晶界和位错的滑移与原子迁移，促进变形w板发生晶粒异常长大而生长出具有可观尺寸的单晶w，进而实现单晶w的快速制备。

2.根据权利要求1所述的单晶钨(w)制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的单晶钨(w)制备方法，其特征在于，步骤(1)中所使用的变形态的w板的塑性变形量大于50％，且杂质含量要在5％以内。

4.根据权利要求2所述的单晶钨(w)制备方法，其特征在于，步骤(1)中进行去应力退火时的退火温度是900～1100℃，退火时间是1～3h。

5.根据权利要求2所述的单晶钨(w)制备方法，其特征在于，步骤(2)中多物理场(力-热-电)耦合装置内的真空度≤10pa。

6.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭晓月，刘伟鸿，吴玉程，高照，罗来马，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：