[发明专利]W/Cu/CuCrZr复合构件的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐高温、耐腐蚀、防辐射用复合材料领域，特别涉及一种W/Cu/CuCrZr复合构件的制备方法，该复合构件主要用于炉体、核、射线屏蔽等方面的材料，特别是作为核聚变反应堆面向等离子体用材料。

背景技术

核聚变反应堆中等离子体温度高达上亿度，离子速度高、冲刷力强，因而聚变堆中面向等离子体材料必须具有耐高温、抗冲刷、导热性能好的特点，常规材料难以满足核聚变堆的使用要求。目前ITER(国际热核聚变反应堆)采用W/Cu/CuCrZr管设计，可最大限度的提高材料的冷却能力，但由于热核聚变堆第一壁及偏滤器面向等离子体用W/Cu/CuCrZr管部件受热疲劳、电磁力等的交互作用，使用环境恶劣，需要W/Cu/CuCrZr管有良好的界面结合。

W/Cu/CuCrZr管或板连接可采用热等静压(HIP)、钎焊及应力热等静压三种方法，其中专利申请CN1538462A提到HIP制备W/Cu/CuCrZr管的方法，WO2007/017798提出一种应力热等静压法制备W/Cu/CuCrZr管的设备，利用该设备，在一定温度下，在CuCrZr管内充入高气体，对Cu/CuCrZr界面施加单向压力，实现界面接触和实现W/Cu/CuCrZr管、CFC/Cu/CuCrZr管连接的方法；US2011/0132973提供一种钎焊法制备W/Cu/CuCrZr管的方法。但是上述工艺复杂、生产成本高。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种W/Cu/CuCrZr复合构件的制备方法。该方法制备的W/Cu/CuCrZr复合构件的界面结合强度高、工艺简单、成本低。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种W/Cu/CuCrZr复合构件的制备方法，依次包括工件处理、组装、封焊以及热等静压处理四个步骤，其中：

在所述工件处理步骤中，将W/Cu复合构件和与所述W/Cu复合构件配合使用的CuCrZr构件清洗干净，然后在W/Cu复合构件的待接触面和/或与所述W/Cu复合构件配合使用的CuCrZr构件的待接触面镀上厚度为0～0.2mm金属层；

在所述组装步骤中，按W/Cu/CuCrZr复合构件的结构，将CuCrZr构件的待接触面与所述W/Cu复合构件的待接触面配合在一起，然后放入包套中；

在所述封焊步骤中，将装有组装后W/Cu/CuCrZr复合构件的包套抽真空并封焊；

在热等静压处理步骤中，对封焊好的组装后W/Cu/CuCrZr复合构件进行热等静压处理。

在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述W/Cu/CuCrZr复合构件为W/Cu/CuCrZr复合管；在所述工件处理步骤中，所述W/Cu复合构件为外层为W层、内层为Cu层的管状体，且所述W/Cu复合构件的待接触面为W/Cu复合构件的铜管内表面；所述CuCrZr构件具有管状结构，且所述CuCrZr构件的待接触面为CuCrZr构件的外表面；在所述组装步骤中，所述CuCrZr构件穿入所述W/Cu复合构件的铜管中，且所述W/Cu复合构件的内径与所述CuCrZr构件的外径为松配合。更优选地，所述松配合是指所述W/Cu复合构件内径与所述CuCrZr构件的外径的差值为大于0mm小于等于2mm，更优选所述差值为0.5-1mm。在组装过程中，所述W/Cu复合构件的内表面与所述CuCrZr构件的外表面之间留有一定空隙，一方面是为了组装方便，另一方面是避免铜管壁厚变薄而使其功能受限。

在上述制备方法中，当所述W/Cu/CuCrZr复合构件为W/Cu/CuCrZr复合管时，所述W/Cu复合构件为外层为W层、内层为Cu层的管状体，更具体地，所述W/Cu复合构件包括：位于外层的钨管层，其是由多块中间带有通孔的钨块并排组成的；以及固定并贯穿于所述多块钨块的各通孔内表面的铜管，所述铜管将所述多块并排的钨块连接在一起。

在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述W/Cu/CuCrZr复合构件为W/Cu/CuCrZr复合板；在所述工件处理步骤中，所述W/Cu复合构件为W层和Cu层的复合板，且所述W/Cu复合构件的待接触面为W/Cu复合构件的Cu层；所述CuCrZr构件具有板状结构，且所述CuCrZr构件的待接触面为CuCrZr构件的其中一表面；在所述组装步骤中，所述CuCrZr构件的待接触面与所述W/Cu复合构件的待接触面贴合在一起。

在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述工件处理步骤中，所述金属层为Ni层、Mn层和Ti层中的一种或多种。