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在热核聚变反应装置中关键结构件“面向等离子体”元件要求材料具备良好的耐高温性和导热性,而现有的单一材料不能同时满足该要求,因此,通过连接技术将现有材料进行改善是合适的。钨、石墨均具有高熔点,可作为耐高温材料;铜合金具有良好的导热性,可作为冷却材料。本文对W与Cu合金TLP连接及石墨表面钛金属化进行了研究。选用Cu-Mn、Cu-Mn-Ni金属粉末体系作中间层(厚度为100μm),在连接温度890℃,连接时间8h,压力3MPa的条件下成功地实现了W与Cu合金的TLP连接。结果表明:采用中间层67Cu-33Mn、67Cu-33Mn-5Ni获得的接头显微组织致密且与母材界面结合良好,其强度分别为102.4MPa、125.8MPa;采用中间层76Cu-24Mn、52Cu-48Mn获得的显微组织较疏松且存在颗粒,强度分别为60.6MPa、51.7MPa。还发现,中间层Mn的含量从24wt%增加到33wt%,组织更致密,结合强度也得到提高;当Mn的含量继续增加,组织却疏松,结合强度也降低。在优化的中间层(67Cu-33Mn、67Cu-33Mn-5Ni)确定后,研究了工艺参数(温度、时间及压力)对接头显微组织及拉伸强度的影响。结果表明:随着连接温度的升高、保温时间的延长,显微组织致密、气孔减少、成分分布均匀,拉伸强度先较快增后缓增;随着压力增大,界面结合更紧密、拉伸强度也增大,但压力5MPa时,Cu侧发生严重变形,界面也出现翘边、空隙等缺陷。通过断口分析,认为W与Cu合金的TLP连接实质是:与母材Cu连接是Cu、Mn互扩散而形成的TLP连接;与母材W连接是Cu-Mn合金润湿W的钎焊连接。本文对石墨表面Ti金属化进行了初步实验研究。结果表明:石墨表面金属化显微组织成层状,依次为Ti、致密层(40μm)、过渡层(720μm)及石墨。石墨表面Ti金属化是通过石墨与金属Ti发生界面反应形成碳化钛来实现。金属化初期,主要受Ti原子向石墨基体扩散率的控制,碳化钛生成速率与温度成线形生长机制;金属化后期,主要受C原子向Ti层的扩散率控制,碳化钛的生长速率成抛物线生长机制。