【摘 要】
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钨（W）是目前公认的聚变堆中面向等离子体材料（PFM）的首选。钨虽然具有高熔点、高热导率、低溅射速率、低燃料保持率和低中子活化等优良的性能,但是在使用时仍然存在开裂的问题。针对开裂行为的研究指出钨材料在高热循环过程中,在温度低于韧脆转变温度（DBTT）阶段的脆性是导致开裂的主因。本论文针对轧制钨材料的开裂问题,从测试方法出发,并结合热处理工艺,深入研究了钨材料DBTT的影响因素,为钨材料在未来聚变
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钨（W）是目前公认的聚变堆中面向等离子体材料（PFM）的首选。钨虽然具有高熔点、高热导率、低溅射速率、低燃料保持率和低中子活化等优良的性能,但是在使用时仍然存在开裂的问题。针对开裂行为的研究指出钨材料在高热循环过程中,在温度低于韧脆转变温度（DBTT）阶段的脆性是导致开裂的主因。本论文针对轧制钨材料的开裂问题,从测试方法出发,并结合热处理工艺,深入研究了钨材料DBTT的影响因素,为钨材料在未来聚变堆的应用提供了数据支持。DBTT作为钨材料的关键性能参数之一,文献中多种测试方法被用来获得钨的DBTT,如拉伸试验、冲击试验、弯曲试验、断裂试验、显微硬度等,但不同测试方法得到的DBTT测量值差异可以达到几百摄氏度。本文针对聚变装置中钨材料的性能评价问题,采用四点弯曲试验（4PBT）方法对钨材料的DBTT进行了测试和分析。基于对四点弯曲过程的应变率和强度随温度变化的分析获得了商用轧制纯钨的DBTT。结果表明,用标准四点弯曲法测得的工业轧制纯钨的DBTT值在150℃以下,低于相同材料的拉伸试验和冲击试验的测量值。然后对比不同加载速率的4PBT和拉伸试验的结果,证实了不同的DBTT测试方法的加载速率依赖性,并对测试方法影响DBTT测量的原因进行了分析和讨论。轧制纯钨作为聚变堆面向等离子体材料除性能评价的问题外,辐照和再结晶诱导脆性导致的DBTT升高也是钨材料作为PFM的寿命评估中需要面对的问题。其中再结晶对DBTT的影响尚存争议,多数研究认为再结晶后DBTT升高,也有研究认为再结晶后DBTT不变或者降低。本文通过设计试验研究了相对于轧制不同方向、不同再结晶程度的样品DBTT变化过程,通过SEM断面观察,EBSD织构和位错的分析,对再结晶影响轧制纯钨DBTT的具体机理进行了进一步的探究。本文通过较为系统的研究,增进了我们对钨材料的DBTT受不同因素影响过程的认识,为钨材料的性能评价和寿命评估提供了实验依据。
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