碳基材料表面復(fù)合涂層及性能研究.pdf

1、面向等離子體材料是聚變材料中非常重要的一類材料。近年來，隨著受控核聚變技術(shù)的發(fā)展，鎢作為面向等離子體部件重新得到重視。鎢非常重且難以加工，碳基材料上的鎢涂層被世界各國的聚變科學(xué)家所廣泛采用。本文利用雙層輝光等離子滲金屬技術(shù)，以純錸板和純鎢板為源極，高純氬氣為工作氣體，對碳基材料表面錸涂層及錸鎢復(fù)合涂層進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)在石墨和C/C復(fù)合材料表面形成了金屬改性層，經(jīng)SEM、EDS、X射線衍射、硬度檢測、劃痕試驗(yàn)等對涂層的組織、結(jié)構(gòu)、成分

2、、結(jié)合力等性能進(jìn)行了檢測和分析，得出如下結(jié)論:
　　1.采用深井式結(jié)構(gòu)時，保溫罩的尺寸對涂層組分影響很大，確定了采用Φ100mm×45 mm的不銹鋼管作為保溫罩。
　　2.在極間距=15mm，氣壓=35Pa，工件溫度為1200℃，源極電壓=900～950V，工件電壓=550～600V下，沉積2h的工藝條件下，在石墨基體上制備得到了純度為98.29wt.％的錸涂層。錸涂層表面平滑，厚度在13μm左右;錸和石墨基體之間出現(xiàn)了擴(kuò)散

3、，擴(kuò)散層厚度在1.5μm左右。相同工藝下在C/C復(fù)合材料表面制備了20μm厚的錸涂層。
　　3.隨著工件溫度的升高，涂層晶粒逐漸粗化，尺寸更為均勻，形狀更為規(guī)則;錸鎢擴(kuò)散層厚度隨工件溫度非線性增加，而鎢層厚度受溫度影響不大。極間距和氣壓對鎢層厚度影響很大，對擴(kuò)散層厚度有一定影響。擴(kuò)散層和鎢層隨沉積時間明顯增加。極間距d=20mm，氣壓P=35Pa，工件溫度950℃，源極電壓Vs=900～950V，工件電壓=550～600V下，沉積