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EAST装置的上偏滤器面向等离子体部件(PFC)已由掺杂石墨瓦升级为类ITER主动水冷却钨/铜部件。根据EAST上偏滤器的工程设计,在打击点附近的垂直靶板区域采用穿管型部件,而在Baffle、End-cup和Dome区域采用平板型部件。在EAST钨/铜PFC的制造过程中,热等静压广泛应用于W/Cu连接和Cu/CuCrZr连接。 利用“铸造+热等静压”工艺组合实现了面向等离子体材料(钨)与中间层(无氧铜)的连接。可润湿性和接触角的分析和前人研究表明:钨/铜之间可以发生润湿,升高铸造温度、降低体系氧含量和维持钨板表面清洁是获得良好润湿的重要条件。对生产的钨/铜瓦片的界面分析表明:钨/铜连接并不依赖机械咬合,但在界面附近的钨基体中可发现垂直于界面的裂纹。对钨/铜瓦片中W基体的EBSD分析表明:当铸造温度控制得当时,轧制钨瓦片的再结晶可以避免。 利用热等静压工艺实现了穿管型部件中W/Cu块与CuCrZr管的连接。在穿管型部件的制备过程中,先后发现了两类“带状”界面缺陷。深入的分析表明这两类带状缺陷分别由管材热等静压环向变形时的应变局域化和管材制造过程的近外表面折叠缺陷引起。热等静压前对CuCrZr管进行退火处理和避免CuCrZr管外表面非均匀打磨有助于抑制第一类缺陷的出现。涡流方法不适合检测管材内部的折叠缺陷,但利用超声波卡底波的方法可实现对管材折叠缺陷的检出,从而避免在部件出现第二类缺陷。微观分析表明管材环向的应变局域化与高纵横比的Cu晶粒/富Cr析出相相关。通过增加“固溶退火+淬火”的次数、减小每道次冷变形量和增加管材内、外表面修磨的方法研制出了一种新的CuCrZr管材。利用SEM分析了每一步热处理和塑性变形对CuCrZr管材微观组织的影响。这种新研发的管材具有良好的热等静压性能。 利用热等静压工艺实现了平板型部件中W/Cu瓦片与CuCrZr板的连接。研究表明,在制作热等静压包套的过程中,氩弧焊封焊引起的Cu表面氧化是一个制约EAST钨/铜平板型部件疲劳寿命的关键因素。新研发的无氧化封焊工艺可以将EAST钨/铜平板型部件在5 MW/m2热负荷下的热疲劳寿命提高到1000次以上。对热疲劳测试后的平板型部件进行分析,结果表明钨瓦片RD和TD的混乱并不影响EAST平板型部件的高热负荷性能。在平板型部件的生产中,发现了部件边缘处W瓦片中出现了平行与面相等离子体面的裂纹,本文对这种裂纹的产生原因进行了讨论。对CuCrZr板进行了不同的热处理和塑性加工,研究结果表明,增大固溶退火后的冷却速率和在时效处理前引入冷加工变形有助于细化和匀化析出相。在EAST工程中也发现了CuCrZr板中存在超声波底波衰减现象,该现象与CuCrZr板中的晶粒分层有关。本文也对CuCrZr/316L的热等静压连接进行了探索,通过对CuCrZr表面和316L表面进行镀Ni处理,可以将界面冲击功提高到111.5 J/cm2,该值为国外文献报道的5倍。