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第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.1.1解决世界能源问题的新途径——受控热核聚变 1

1.1.2核聚变装置 3

1.1.3等离子体与第一壁的相互作用（PMI） 4

1.1.4托卡马克装置中面对等离子体第一壁材料 6

1.2W基面对等离子体第一壁材料 10

1.3钨基材料的现状 11

1.3.1W-Ni-Me系合金 13

1.3.2W-Cu复合材料 14

1.3.3W-稀土氧化物合金 15

1.3.4TiC和ZrC增强钨基复合材料 16

1.3.5W-Re合金 17

1.3.6W-Mo合金 18

1.3.7钨涂层 18

1.3.8W基面对等离子体材料的选择 19

1.4钨基材料的制备方法 19

1.4.1粉体制备方法 19

1.4.2主要烧结方法 22

1.4.3钨基材料制备新技术 24

1.5钨基材料的强化研究 25

1.5.1复合强韧化 25

1.5.2钨基材料的强化机制 26

参考文献 27

第2章 钨基复合材料制备工艺设计及性能测试表征 35

2.1钨基复合材料制备影响因素 36

2.1.1粉体的影响 36

2.1.2烧结的影响 38

2.2工艺路线设计 40

2.3实验材料 40

2.4材料的制备 41

2.4.1复合粉体制备工艺 41

2.4.2烧结工艺 42

2.5粉体的表征 43

2.5.1粉体相组成及晶粒度的测定 43

2.5.2复合粉体的形貌观察 44

2.5.3复合粉体的中值粒径及比表面测试 44

2.6材料组织结构观察与性能测试 44

2.6.1复合材料密度测试 44

2.6.2复合材料弯曲性能测试 45

2.6.3复合材料显微硬度测试 46

2.6.4复合材料显微组织结构分析 46

2.7高能电子束真空热负荷实验 47

2.7.1实验装置 47

2.7.2实验过程 47

2.8主要仪器设备 49

参考文献 50

第3章 高能球磨制备TiC／W复合粉体及其表征 52

3.1球磨机的粉碎机理 57

3.2液体介质比 60

3.3球磨转速 62

3.4球料比 63

3.5球磨时间 64

3.6小结 70

参考文献 71

第4章 高能球磨TiC／W复合粉体的烧结致密化 73

4.1烧结 73

4.1.1粉末烧结基本过程 75

4.1.2粉末烧结动力学 75

4.1.3W-TiC复合材料的烧结特点 77

4.2TiC／W复合材料的相对密度 78

4.2.1TiC含量对TiC／W复合材料相对密度的影响 78

4.2.2烧结工艺对TiC／W复合材料相对密度的影响 79

4.2.3球磨时间对TiC／W复合材料相对密度的影响 80

4.2高能球磨对TiC／W复合材料组织性能的影响 81

4.3高能球磨制备TiC／W复合材料的改进 85

4.3.1TiC／W复合粉体的分布 85

4.3.2TiC／W复合材料的性能 85

4.4TiC／W复合材料的烧结 87

4.4.1TiC／W复合材料烧结特点 87

4.4.2高能球磨TiC／W复合材料烧结机理讨论 88

4.5小结 90

参考文献 91

第5章 颗粒增强复合材料的制备与力学性能 92

5.1TiC-La2O3／W复合材料成分设计与制备 95

5.2TiC-La2O3／W复合材料的力学性能 96

5.2.1TiC-La2O3／W复合材料的密度和相对密度 96

5.2.2TiC-La2O3／W复合材料的硬度和弹性模量 98

5.2.3TiC-La2O3／W复合材料的抗弯强度和断裂韧性 99

5.3TiC-La2O3／W复合材料的组织结构 100

5.3.1TiC-La2O3／W复合材料的金相显微组织 100

5.3.2TiC-La2O3／W复合材料的TEM照片 101

5.4TiC-La2O3／W复合材料的断口形貌及裂纹路径分析 103

5.5强韧化机制 106

5.6小结 109

参考文献 110

第6章 W-Cu复合材料的制备与性能 114

6.1FGM的设计 116

6.2FGM的制备方法 117

6.2.1粉末冶金法 117

6.2.2等离子喷涂法 118

6.2.3气相沉积法 119

6.2.4自蔓延高温燃烧合成法（SHS） 120

6.3梯度功能材料的应用 120

6.3.1航空航天领域 120

6.3.2机械工程领域 121

6.3.3光电领域 121

6.3.4能源领域 121

6.3.5生物工程领域 122

6.4W-Cu复合粉体的制备与表征 124

6.4.1W-Cu复合粉体的XRD图谱 124

6.4.2W-Cu复合粉体的晶格常数和晶粒尺寸 127

6.4.3W-Cu复合粉体的形貌 130

6.5W-Cu复合材料的显微组织 131

6.6W-Cu复合材料的力学性能 133

6.6.1W-Cu复合材料的密度和相对密度 133

6.6.2W-Cu复合材料的显微硬度 135

6.6.3W-Cu复合材料的抗弯强度 136

6.7小结 138

参考文献 139

第7章 高能电子束真空热负荷实验研究 145

7.1传热学基本理论 147

7.1.1温度与热量 147

7.1.2传热基本方式 147

7.1.3热应力 149

7.2电子束热冲击模拟实验 150

7.2.1电子束热冲击对表面温度的影响 150

7.2.2电子束热冲击对表面形貌的影响 151

7.2.3电子束热冲击引起的质量烧蚀率 155

7.2.4电子束热冲击破坏机制分析 155

7.3电子束热负荷循环实验 157

7.3.1电子束热负荷循环对材料组织结构的影响 157

7.3.2电子束热负荷循环对显微硬度的影响 159

7.3.3电子束热负荷循环对抗弯强度的影响 160

7.4小结 161

参考文献 162