[發(fā)明專利]一種短切鎢纖維增強(qiáng)釩鉻基復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911111853.1
• 申請(qǐng)日: 2019-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN110684936B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈衛(wèi)平;周雛蕾;王洪濤;王麗娜;朱梅婷;孫金娥;許志龍;劉振紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)天津?qū)W院
• 主分類號(hào): C22C49/10
• 分類號(hào): C22C49/10;C22C49/14;C22C47/14;G21B1/13;C22C111/02
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 巴曉艷

本發(fā)明提供了一種短切鎢纖維增強(qiáng)釩鉻基復(fù)合材料及其制備方法，涉及聚變堆材料技術(shù)領(lǐng)域，能夠兼顧低活化和低成本的雙重要求，獲得強(qiáng)韌性好、耐高溫、綜合性能優(yōu)異的復(fù)合材料；該復(fù)合材料包括：直徑為0.1～0.25毫米、長(zhǎng)度為1～5厘米的短切鎢纖維；平均粒徑為10～80微米的金屬釩粉；和平均粒徑為10～80微米的金屬鉻粉；其致密度為97～99.1％，拉伸強(qiáng)度為74～113MPa，斷裂韌性為10.3～13.6MPa·m^1/2，熱導(dǎo)率為51～61W/(m·K)。本發(fā)明提供的技術(shù)方案適用于短切鎢纖維增強(qiáng)釩鉻基復(fù)合材料制備的過程中。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及聚變堆材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種短切鎢纖維增強(qiáng)釩鉻基復(fù)合材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】

在核聚變堆中，氦冷偏濾器結(jié)構(gòu)支撐板的工作溫度在700℃以上，同時(shí)要承受高熱流沖擊，所以制備材料的成分選擇，要同時(shí)保證材料在各種服役條件下都具有優(yōu)異的力學(xué)和熱學(xué)性能。

文獻(xiàn)1(SMITH D L,CHUNG H M,LOOMIS B A,et al.Reference vanadium alloyV-4Cr-4Ti for fusion application[J].J.Nucl.Mater.,1996,233:356-363.)，文獻(xiàn)2(KURTZ R J,ABE K,CHERNOV V W,KAZAKOV V A,et al.Critical issues and currentstatus of vanadium alloy for fusion energy application[J].J.Nucl.Master.,2000,283:70-78.)，文獻(xiàn)3(CHUNG H M,LOOMIS B A,SMITH D L.Development and testingof vanadium alloys for fusion application[J].J.Nucl.Mater.,1996,239:139-156.)報(bào)道，相對(duì)于其他候選結(jié)構(gòu)材料，釩合金能提供更加優(yōu)越的性能，它能適應(yīng)高中子壁負(fù)荷，低的嬗變速率、高的蠕變強(qiáng)度和良好的塑性等。純釩塑性好、強(qiáng)度低，但是易氧化和發(fā)生氫脆，可以通過添加合金元素，提高強(qiáng)度改變其抗高溫氧化和氫脆的問題。目前，研究最多的是V-4Cr-4Ti和V-5Cr-5Ti兩種合金，將有可能成為DOMO的第一壁候選結(jié)構(gòu)材料。

核聚變堆材料的設(shè)計(jì)過程中，不僅要滿足低活化的要求，同時(shí)還必須考慮到實(shí)際的成本等問題，得到綜合性能優(yōu)異的合金材料。

因此，有必要研究一種短切鎢纖維增強(qiáng)釩鉻基復(fù)合材料及其制備方法來滿足低活化、高性能和低成本的多重要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種短切鎢纖維增強(qiáng)釩鉻基復(fù)合材料及其制備方法，能夠兼顧低活化和低成本的雙重要求，獲得強(qiáng)韌性好、耐高溫、綜合性能優(yōu)異的復(fù)合材料。

一方面，本發(fā)明提供一種短切鎢纖維增強(qiáng)釩鉻基復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料包括：

直徑為0.1～0.25毫米、長(zhǎng)度為1～5厘米的短切鎢纖維；

平均粒徑為10～80微米的金屬釩粉；

和平均粒徑為10～80微米的金屬鉻粉。

如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述復(fù)合材料的致密度為97～99.1％，拉伸強(qiáng)度為74～113MPa，斷裂韌性為10.3～13.6MPa·m^1/2，熱導(dǎo)率為51～61W/(m·K)。

如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述短切鎢纖維的直徑為0.20毫米。

如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述短切鎢纖維的氧含量為0.039w％，所述鉻粉的氧含量為0.3w％，所述釩粉的氧含量為0.41w％。