【摘 要】
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国际热核聚变实验堆（ITER）计划倡议于1985年,核聚变研究旨在解决人类未来能源问题,这是一项国际合作的重要项目。核聚变能装置中的面向等离子体材料（PFMs）需要经受粒子、光和热能等多重影响,因此对材料的选用非常严格。金属钨具有高熔点、高热导率、低溅射率（可最大限度减少杂质产生）和低氚保留率等优点,它被认为是PFMs的最优选择。然而金属钨具有容易氧化的特性,如果聚变能装置发生事故,导致金属钨暴露
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国际热核聚变实验堆（ITER）计划倡议于1985年,核聚变研究旨在解决人类未来能源问题,这是一项国际合作的重要项目。核聚变能装置中的面向等离子体材料（PFMs）需要经受粒子、光和热能等多重影响,因此对材料的选用非常严格。金属钨具有高熔点、高热导率、低溅射率（可最大限度减少杂质产生）和低氚保留率等优点,它被认为是PFMs的最优选择。然而金属钨具有容易氧化的特性,如果聚变能装置发生事故,导致金属钨暴露在氧化环境中,将会造成严重影响。因而,研究金属钨的氧化行为具有重要意义。本文以化学气相沉积法（CVD）制备的纯钨为基体,探究CVD纯钨的氧化行为;由于金属铂具有良好的抗氧化性,并且和金属钨的热膨胀系数为同一数量级,选用金属铂作为抗氧化性涂层;在纯钨基体表面制备铂涂层以及探究抗氧化性能,对纯钨的氧化问题提供实验依据和理论基础。本文的具体研究内容如下:（1）采用恒温氧化法,CVD纯钨在600℃温度下氧化,其氧化行为遵循抛物线规律;在氧化初期,黑色的外表层氧化膜为W1 8O49,随着时间的增加和温度的升高,观察到黄色的外表层氧化膜为WO3;在1000℃温度下CVD纯钨的氧化行为偏离抛物线规律,并出现破坏性的氧化;研究晶粒尺寸对纯钨的氧化行为影响,发现细晶粒降低纯钨的氧化速率,对纯钨的氧化行为影响为正效应。（2）采用氯铂酸分解法/铂浆法,以涂覆烧结方式制备铂涂层。第一步采用氯铂酸分解法,在800℃温度、保温30min和氩气气氛的条件下,烧结形成第一层铂涂层;第二步采用铂浆法,在850℃温度、保温15min和空气气氛的条件下,烧结形成第二层铂涂层。通过氯铂酸分解法/铂浆法在CVD纯钨表面成功制备出不含有氧化钨物质且光滑平整的铂涂层。（3）采用循环氧化法,CVD纯钨基体在600、700℃和800℃温度下的氧化行为遵循线性规律;在600℃氧化9h后,氧化增重为2.2173mg/cm2,氧化速率常数为0.18237mg/cm2/h;在700℃氧化9h后,氧化增重为7.6278mg/cm2,氧化速率常数为0.65932mg/cm2/h;在800℃氧化9h后,氧化增重为57.3405mg/cm2,氧化速率常数为5.92197mg/cm2/h。（4）采用氯铂酸分解法/铂浆法在CVD纯钨基体表面制备铂涂层,铂涂层在600℃温度下氧化9h的氧化增重比CVD纯钨基体氧化增重降低了65.16%;铂涂层在700℃温度下氧化9h的氧化增重比CVD纯钨基体氧化增重降低了18.98%;铂涂层在800℃温度下氧化9h的氧化增重比CVD纯钨基体氧化增重降低了21.52%;涂覆铂涂层的CVD纯钨在氧化温度为600℃时,一定程度上降低了氧化增重,铂涂层表现出抗氧化性能。
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