《表4 3种钨材料的抗拉强度与硬度》

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《ITER偏滤器朗缪尔探针的设计与研制进展》

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对于钨屏蔽结构的制造研发，根据加工工艺不同，可选用的钨材料类型有注射成形钨（MIM）、锻造钨和化学气相沉积钨（CVD），通过化学成分检测，三种钨材料对应的钨质量百分比分别为99.99%、99.94%和99.99%，满足ITER真空室内材料使用要求。因为探针工作在高热负荷条件下，热分析结果显示钨材料的使用温度将超过1000°C，3种钨材料在不同温度下的热导率列于表3中，可以看出热导率随着温度的升高会逐渐下降，MIM钨和CVD钨热导率数据只到1000°C，探针热分析模型中使用的是锻造钨材料的热导率参数[8]。此外，也对3种钨材料的其它性能进行了简单测试（列于表4中），材料的抗拉强度:MIM钨大约282MPa，CVD钨在200～300MPa之间，锻造钨大约520MPa。如探针热分析结果所示，焊接界面在等离子体运行期间的最高温度将达到700°C，另一方面，钨探针、陶瓷和钨屏蔽结构需先制造成为一个整体，再焊接到偏滤器靶板瓦上。目前，没有探针、偏滤器靶板瓦、水冷管最终的集成方案。比较倾向的一种方案是，先将探针组件和偏滤器靶板瓦焊接在一起，形成一个复合组件，然后再将这种复合组件与其它标准靶板瓦一起一次焊接到冷却水管，这种焊接连接因工艺的不同，焊接温度也不一样，如热等静压焊温度可接近铜的熔点。因此，对焊接特性的研究与焊接材料的研发是必须和重要的。在焊接材料方面，主要考虑了镍基、铁基和铜基3种焊料，由于成分的不同，焊接的温度与焊接面厚度也不同。通过材料的拉伸测试，镍基焊接强度最低，只有28MPa；铁基的最高，达到117MPa；铜基是57MPa。断裂的响应也各不相同，镍基的断裂发生在钨材料本身，这与镍基的焊接强度只有28MPa不太相符合，后续将进行更为详细的研究来确定这种焊接的特性。铁基和铜基的断裂界面在焊接层内，与材料强度相符合。由于铁基焊料成型后会出现气孔，所以还需要对组份配比做进一步研究，以消除焊接后的气孔。