聚变堆偏滤器W/ODS铁素体钢制造关键技术及机理研究

本项目以商用聚变堆偏滤器面对等离子体材料W/ODS铁素体钢制造关键技术研究为核心，采用EBPVD方法连续制造，通过蒸发ODS铁素体钢靶材，在ODS铁素体钢热沉上外延生长ODS铁素体钢涂层，然后，再同步蒸发W靶材，连续制备ODS铁素体钢与W的梯度过渡区，最后，停止蒸发ODS铁素体钢靶材，连续制备出厚W涂层，对厚W涂层与ODS铁素体钢热沉基体之间梯度过渡区显微结构、相组成与元素分布进行优化设计，研究显微结构、相组成、元素分布、残余应力与EBPVD制造技术之间的对应关系，建立显微结构演化、表面温度变化与热疲劳性能之间的关联模型，揭示EBPVD连续制造形成机制，实现W/ODS铁素体钢EBPVD方法连续制造并固化技术，为将W/ODS铁素体钢应用于商用聚变堆偏滤器面对等离子体材料奠定技术和理论基础。

本项目以商用聚变堆偏滤器W/ODS铁素体钢材料为研究对象，采用EBPVD方法，在ODS铁素体钢热沉上沉积ODS铁素体钢涂层，再同步蒸发W靶材，连续制备ODS铁素体钢与W的梯度过渡区，最后，停止蒸发ODS铁素体钢靶材，连续制备出厚W涂层。运用有限元方法结合材料导热能力分析进行了热应力优化验证，建立了物理性能参数为温度和成分指数函数的FEM有限元模型，对W/ODS显微结构、相组成与元素分布进行了优化设计。采用EBPVD制备W/ODS，系统研究了ODS铁素体钢、过渡区和表面W涂层的显微结构、物相组成、结合力和残余应力随制备工艺的演化规律，揭示了EBPVD方法连续制备W/ODS的形成机制，并固化了技术。研究了W/ODS铁素体钢在模拟偏滤器高热负荷等离子体环境中的热疲劳性能，建立了显微结构演化、表面温度变化与热疲劳性能之间的关联模型。发表论文10篇，其中SCI论文10篇，授权发明专利6项。培养硕士研究生2名。