摘要：本文结合实验和模拟,系统研究了放电等离子体烧结(spark plasma sintering,SPS)制备自钝化钨合金(self-passivation tungsten alloys,SPTAs)块体时的温度场、电流场对其组织均匀性的影响,建立烧结温度、时间、电流密度与块体微观组织的关系。结果表明:不同尺寸SPTAs块体在SPS固结时的温度沿径向分布不均,致使测量温度远低于样品实际温度。结合显微组织表征,发现提高样品烧结时的电流密度可缩短烧结时间,对获得细晶、均质结构样品有积极作用,但需要考虑样品因径向温度梯度引起的晶粒尺寸差异。本研究可为大尺寸SPTAs块体的SPS制备工艺设计提供参考。

摘要：采用放电等离子烧结技术制备了W_(28)Ta_(28)V_(28)Zr_(8)Sc_(8)高熵合金,研究了高熵合金在低能量、高通量氦离子辐照下的损伤行为。结果表明,在相同He离子辐照参数下,高熵合金表现出比纯W更优异的抗辐照损伤性能。不同He离子能量条件下,高熵合金中出现严重Fuzz结构时的He离子能量阈值远高于纯W。在相同辐照参数下,高熵合金有着明显小于纯W的Fuzz层厚度。W28Ta28V28Zr8Sc8高熵合金中不同相区在辐照后表现出不同的表面形貌特点,这与构成相区主要元素的He离子辐照行为有关。通过设计高熵合金的显微组织,可以获得优良的抗辐照材料。

摘要：文章综述了合金元素对钨基材料力学性能的影响,并讨论了合金元素增强钨基材料在D、He离子等不同辐照条件下的损伤行为。重点讨论了合金元素改性、第二相与合金元素复合改性中组分设计对钨基材料性能的影响。改性钨基材料所添加的元素有Re、Ta、V等,第二相颗粒有Y2O3、La2O3、TaC、HfC、ZrC、TiC等。合金元素改性钨基材料相比于纯W在强度、硬度和韧性等力学性能以及高温热稳定性上得到了明显的改善。合金元素与第二相改性钨基材料较纯W具有更高的抗D、He离子辐照损伤性能,第二相颗粒能抑制钨在辐照下的缺陷形成和D、He元素的滞留,减少辐照损伤。

摘要：《材料科学基础》“对分课堂”课程教学中还存在思政元素归纳不够丰富、融入机制不够完善等诸多问题。本文分析了对分课堂模式下《材料科学基础》课程思政教学过程中所存在的问题,梳理和总结了适用于对分课堂模式的课程思政元素,并讨论了合理的课程思政融入机制。研究结果能够为提高材料类专业课程思政教学效果提供理论支撑。

摘要：“对分课堂”在《材料科学基础》课程教学中发挥了重要作用,但在特殊环境下的线上教学过程中“对分课堂”还存在诸多问题。教学研究者设计了《材料科学基础》线上教学过程中的“对分课堂”模式,包括平台选择和利用、教学内容设计、课程思政融入以及课后测试安排等。研究结果能够为提高《材料科学基础》课程线上教学效果提供有利参考。

摘要：钨作为未来核聚变堆中最有前景的面向等离子体材料,在反应堆工况下将承受高能粒子的辐照冲击。表面质量的好坏会直接影响材料的氢/氦滞留行为和辐照损伤程度,进而影响聚变堆的安全性和可靠性。现阶段,针对钨的抗辐照改性研究主要着眼于材料的成分、结构和组织设计,关于机械加工对材料表面抗辐照改性的研究甚少。文章聚焦前沿科学问题,从机械加工角度分析核材料领域科学问题,结合国内外相关研究成果及核聚变堆用钨(PFM-W)的机械加工现状,阐述了PFM-W表面超精密抛光的必要性。通过对比不同抛光方法,提出了磁流变抛光和力流变抛光是较为适合PFM-W表面超精密加工的观点,并对未来PFM-W表面超精密抛光研究趋势进行了分析,重点在抛光方法的探索以及抛光后材料表面质量对抗辐照性能影响的研究。

摘要：设计了两种不同含量Ni包覆纳米TiC陶瓷颗粒组分的粉芯丝材,采用超音速电弧喷涂方法在20钢表面制备耐高温冲蚀涂层,结合金相显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪等分析方法对涂层进行高温冲蚀性能研究。结果表明,涂层的组织结构由Fe-Ni基固溶体、Cr3C2、TiC和氧化物相组成,涂层硬度明显高于20钢;涂层表现出了较好的抗热震性能;无论是低冲击角还是高冲击角,涂层的冲蚀率变化不大,且明显小于20钢的冲蚀率。

摘要：开发受控核聚变能被认为是解决人类能源问题的重要途径。但在实际应用中仍存在许多难题,其中托玛卡克装置对第一壁材料具有很高要求。国内外一系列实验研究表明钨具有高熔点、良好的导热性和热冲击性、低热溅额等优点,是未来托卡马克聚变堆中最合适的面向等离子体第一壁材料。但是,钨作为将来工程化应用的面向等离子体材料,存在韧脆转变温度高、再结晶温度低以及聚变环境下高热流和高粒子流下的辐照损伤等问题。本文重点综述了从钨材料组成设计方面提高钨基材料强韧性方法的研究进展,包括合金化、纤维增韧、弥散强化及大塑性变形制备超细晶钨等手段,介绍了实现这些手段采用的材料组成设计、实验方法、作用机制、对钨基材料的改善效果及存在的不足,分析了未来钨基材料强韧化技术的发展趋势。

摘要：解决人类能源问题的重要途径之一就是开发受热控核聚变能。在受热控核聚变反应堆装置中,钨作为优选最有前途的面向等离子体第一壁材料,具备这许多优良特性,如高熔点、高热导率、良好的高温强度等。然而钨基材料在离子中子辐照下会导致微观结构的改变,例如气泡、孔洞、纳米结构的形成。辐照还会导致材料硬化并使材料变脆。钨的辐照损伤问题是钨作为面向等离子体第一壁材料要重点解决的问题之一。通过改变材料的结构和成分设计可以改变钨的抗辐照性能。国内外许多研究人员对纯钨、碳化物掺杂钨、氧化物掺杂钨以及其他钨基材料的辐照损伤行为进行相关研究。对这些相关的研究进展和趋势进行综述。

摘要：随着人们对能源的需求持续迅速增长,化石燃料等传统能源在可预见的未来即将枯竭,并带来严峻的环境问题。轻原子核核聚变反应产生的聚变能是解决人类能源问题的重要潜在途径。近年来对聚变堆的研究取得了显著进展,随之而来的材料问题逐渐成为一个现实难题,这是由于反应堆中的材料将面临苛刻的工作环境。钨(W)具有高熔点、高导热率、高密度、低的热膨胀系数、低蒸气压、低氚滞留、低溅射产额和高自溅射阀值等优异性能,被认为是今后核聚变装置最有前途的面对等离子体第一壁材料,但钨及钨合金由于脆性问题在未来聚变装置中的应用也面临着巨大的挑战,其中辐照缺陷的产生往往导致材料脆化,缩短部件服役寿命。这些缺陷还会与珍贵的聚变燃料(如氚)产生相互作用,导致严重的滞留和渗透问题。因此,研究钨及钨基材料的辐照损伤就显得非常有必要,通过材料成分/结构/组织的设计来延缓辐照缺陷的产生将具有非常重要的意义。本文对商用钨材料及先进钨合金材料(超细晶钨、W-Ta合金、弥散增强钨)的辐照损伤现状及最新研究进展进行了综合评述。