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实现钨基材料增韧的重要途径

文章作者:来源:www.shijxysm.com时间:2019-10-28



用于热核聚变反应堆的等离子取向材料必须具有良好的导热性,耐热冲击性,低溅射产率,低放射性,低蒸气压和高熔点。材料界认为它的高熔点,低溅射产率,不与氢反应,低焓保留等是最合适的等离子取向材料。但是,需要克服钨材料的韧性和塑性不足的缺点。

使用晶粒细化,弥散强化等方法可以在一定程度上提高钨基材料的塑性韧性,但是研究表明,使用纤维作为增强材料来改善其塑性韧性是一种主要方法。纤维增韧钨基材料的机理有以下几个方面:1)裂纹尖端应力场中的纤维会导致裂纹弯曲和偏转,从而扰乱应力场,从而导致基体的应力强度降低。这会阻碍裂纹扩展。角色。当裂纹偏转时,裂纹将在光纤周围倾斜或扭曲。裂纹的拉应力通常低于挠曲前的拉应力,裂纹的传播路径增加,裂纹消耗的能量更多。增韧效果。随着纤维长径比的增加和纤维体积分数的增加,裂纹的弯曲和增韧效果增强。 2)裂纹尖端附近的纤维在外力作用下沿着其与基底之间的界面滑出,这将缓解裂纹尖端的应力并减缓裂纹的传播。同时,需要首先将纤维剥离,并且需要将纤维剥离。提供新的表面能,使其自身退出需要外部工作。 3)对于纤维的特定方向和分布,裂纹难以偏转,并且只能沿原始扩展方向继续扩展。此时,裂纹尖端的光纤没有断裂,但是在裂纹的两边都建了一个小桥。将两个堤岸连接在一起会在裂纹表面上产生压应力,以抵消所施加的拉应力,从而使裂纹难以进一步扩展。这种现象称为“光纤桥接”。随着裂纹的扩展,裂纹扩展的阻力会增加,直到在裂纹尖端形成一定数量的纤维桥以实现稳态增韧为止。 4)由于纤维的断裂韧性大于基体的断裂韧性,所以在基体中产生的裂纹垂直于与纤维的界面延伸,并被纤维阻塞或封闭,从而防止了裂纹扩展。

根据现有的研究结果,适用的纤维类型主要为碳纤维,陶瓷纤维和金属纤维。碳纤维具有高强度,高模量,耐高温,耐化学性,高导热性,低热膨胀系数,耐化学辐射性等优点。此外,它还具有柔韧性和可加工性,其比强度和比模量优于其他无机纤维。但是,碳纤维的耐冲击性差并且容易损坏。在强酸的作用下发生氧化,当与金属混合时会发生金属碳化,渗碳和电化学腐蚀。因此,碳纤维必须在使用前进行表面处理。陶瓷纤维(例如碳化硅)具有低密度,耐高温,良好的热稳定性,低导热性,低比热和抗机械振动性的优点,但是具有致命的缺点,脆性,并可能在高温下被粉碎。温度。现象限制了其广泛使用。金属纤维应选自高密度,高熔点,高强度和稳定的性能,包括超细钨丝和钨纳米丝。然而,目前大多数用于制备钨纤维的方法是苛刻且复杂的。

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