Rosatom电子物理设备科学研究所和MISIS为TRT托卡马克分流器创造了一种新型钨铜“增材制造”复合材料

苏苏的凤尾鱼 2025-01-24 15:35:57

以D.V. Efremova命名的电子物理设备科学研究所(圣彼得堡,隶属于俄罗斯国家原子能公司)与国立研究技术大学MISIS大学(俄罗斯国家原子能公司旗舰大学联盟的一部分)一起开发了一种有先进的材料,用于采用反应堆技术(TRT)制造面向托卡马克分流器的等离子体转换元件。这项工作是在 “2024 年前俄罗斯联邦原子能利用设备、技术和科研发展 ”综合计划 (KP RTTN)框架内进行的。使用新方法制造的样品已经过机械测试、激光闪光热导率测量和显微镜研究。现在,专家们已经准备好开始制造第一批模型。在制作散热基座并在其上焊接保护层时,专家建议使用钨和铜的复合材料,其中钨基体是通过增材制造技术(钨粉的选择性激光熔化)获得的。这种复合材料兼具高导热性、强度和延展性,其线性热膨胀系数(CLTE)的平均值介于两种材料之间。

钨具有一系列独特的特性(高导热性和高熔点、低离子和热侵蚀率),是最适合用于面向等离子体元件的保护衬里的材料,但由于钨的脆性较高,不适合制作散热器基体,而且由于 CLTR 值的差异,钨与其他金属的兼容性较差。专家们打算通过真空渗透将多孔钨基体与铜混合来解决这一问题。在这种情况下,多孔基质将在整体钨基底上生长。这种方法可以逐层用金属粉末合成零件,由于可以优化几何结构,因此可以针对特定任务控制零件的性能。与传统的粉末冶金法制造钨 “海绵 ”相比,这种方法具有明显的优势。“传统技术可以获得具有 “随机”、非周期性结构的特定孔隙率产品。而我们的方法则可以制造出具有逐层优化功能梯度结构的产品,这种结构是由具有可控孔隙几何形状的体积陀螺晶格形成的"。2025 年,电子物理设备科学研究所和国立研究技术大学MISIS计划开始合作,为 TRT 第一层墙体元件提供钢包铜,因为这些元件受到的热通量较弱。

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简介:俄罗斯材料科学与工程领域的研究和应用历史现状