摘要：金属钨是聚变反应堆中面向等离子体的最佳候选材料,辐照产生的缺陷与聚变产生的氢(H)、氦(He)相互作用,往往形成H/He气泡,严重损伤金属钨的结构,导致其热力学性能退化。然而,仅依赖于实验表征技术,尚难以系统揭示缺陷与氢、氦相互作用的物理机制。近年来,多尺度计算模拟方法为研究金属结构缺陷与H、He交互作用提供了一条重要途径。本文综述了国内外在金属钨缺陷与氢、氦相互作用计算模拟研究领域取得的最新进展,系统总结了缺陷类型、尺寸、浓度、分布以及温度等对H、He动力学行为的影响规律,建立了微观组织变化与结合能、俘获能、扩散路径、团簇结构、能量分布等之间的关系,并指出困扰该领域的关键科学技术问题以及发展趋势,为面向等离子体材料的筛选、设计与评价提供理论指导。

摘要：用分步设计法合成了以铝为中心原子的过渡元素与钨的三元杂多配合物,经ICP、TG分析确定其化学式为K4,6,7[AlM(OH2)W11O39]·xH2O(M=V5+、Cr3+、Mn2+、Fe3+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+)。采用IR、UV、XRD、183W和27AlNMR等对配合物的结构进行了表征,表明配合物具有Keggin结构;循环伏安法对该系列配合物的氧化还原性质研究表明,其氧化还原过程为不可逆的两电子还原,配合物的磁化率测试均表现为顺磁性,还对其热稳定性进行了讨论。

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：对钨基材料表面上射频磁控溅射沉积的碳膜进行了氩离子和氮离子的辐照，并作了XRD及XPS的分析。分析结果表明，不同离子辐照引起碳膜微结构的变化亦不同。氮离子辐照不仅使碳膜元素与基体元素发生混合，而且导致碳膜发生相变，生成碳-钨化合物，如α－W2C、WCx，同时氮离子本身与钨反应生成氮-钨化合物，如α－WN。氮离子辐照使无定形的碳膜中的生成相发生晶化，晶化的碳-钨化合物相、氮-钨化合物相的含量随氮离子辐照剂量的增加而提高。氩离子辐照却无此诱发作用，但发现氩离子辐照可有效消除氧的污染。随着氩离子剂量的增加，碳膜中污染氧的含量也随之减少。同时对有关机理作了相应的探讨。

摘要：用二硫酚锌盐显色，氯仿萃取分光光度法测定海绵锆中钨。探讨了显色剂二硫酚锌盐的制备方法，研究了最佳测定条件。试样经盐酸、氢氟酸溶解，在盐酸介质中，用三氯化钛还原钨，在 (95± 2)℃水浴中与二硫酚锌盐生成蓝绿色络合物，进行比色测定，回收率为 98％～ 100％，相对标准偏差优于 10％，测定范围 0.5～ 200μ g/g。

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。

摘要：在温度为923 K、氦离子流强为7×10^(21) m^(-2)·s^(-1)的条件下,考察了低能氦离子辐照对钨材料表面结构的影响。采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、导电原子力显微镜(Conductive Atomic Force Microscope,CAFM)、称重法、X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)以及电子背散射衍射(Electron Back-Scattered Diffraction,EBSD)对辐照后钨材料的结构演化规律进行了分析。SEM和CAFM的研究表明,在辐照初期样品表面形成了纳米尺寸的氦泡,随着辐照剂量的增加,氦泡的尺寸和密度逐渐增加,最终引起钨表层的剥落。质量损失和溅射产额的分析结果表明,钨材料表层的剥落是钨损伤的主要形式。SEM、XRD和EBSD的分析证实了辐照后钨样品的表面形貌变化与晶体取向之间具有很强的关联性。研究结果表明,相对于(101),氦原子更容易在(111)和(001)等晶面上吸附、扩散和聚集,这些研究结果将为面向等离子体材料的优化设计提供有用的参考。

摘要：为了增韧Si_(3)N_(4)基陶瓷材料,以钨(W)作为第二相材料,Y_(2)O_(3)-Al_(2)O_(3)作为烧结助剂,采用气压烧结法制备了W/Si_(3)N_(4)复合陶瓷材料。研究了W含量对W/Si_(3)N_(4)复合陶瓷材料致密性、力学性能以及结构的影响。结果表明:在W含量小于5%(质量分数)时,样品致密度均达97%以上;在W含量为5%(质量分数)时,获得的W/Si_(3)N_(4)复合陶瓷材料综合性能最佳,弯曲强度、硬度和断裂韧性分别为(670.28±40.00)MPa、(16.42±0.22)GPa和(8.04±0.16)MPa·m^(1/2),相比于未添加金属W的Si_(3)N_(4)陶瓷材料分别提高了38.08%、13.08%和44.34%;通过分析W/Si_(3)N_(4)复合陶瓷材料样品抛光面和压痕裂纹的微观结构,发现W的引入能促使裂纹在扩展路径上更易发生偏转、分叉等增韧机制,消耗裂纹扩展能量,从而改善Si_(3)N_(4)陶瓷的断裂韧性。

摘要：为了解决电解加工中难以对工具侧壁绝缘以及工具涂覆的绝缘层易于损耗的问题,提出了一种在钨工具电极侧壁实时生成绝缘层的方法。为了实现该方法,设计了正负电压、占空比均独立可调的双极性脉冲电解电源。该电路使用两路MOSFET管对两独立直流电源进行控制,并使用STM32控制两路MOSFET管。实验结果表明,实际输出电压波形满足设计要求,输出电压频率在240 kHz以下时有较好的波形;选用1 mm钨棒为工具电极并使用正电压为12 V(占空比为20%),负电压为19 V(占空比为50%),正脉冲时间占总脉冲时间90%的双脉冲电源加工不锈钢,对比钨棒侧壁不绝缘的情况,其定域性得到明显改善。

摘要：钨是目前聚变堆偏滤器及第一壁结构中首选的面向等离子体材料,其服役条件下的力学性能在聚变工程中具有重要参考价值和研究意义。本文采用数字图像相关测量设备在真空高热流综合实验平台上,开发了基于碳化钽的散斑材料及制备工艺,设计和实现了基于外加光源和自身辐射光源的测量光路方案,测量了钨材料试件在25℃至2000℃温度范围的热膨胀变形,所得结果与文献提供的钨材料热膨胀应变结果吻合,误差小于1%,验证了测量技术方案的准确性和可行性,为进一步发展聚变工程材料在高热流冲击工况下的观测技术打下了基础。