【摘 要】
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钨基材料以其高熔点、良好的高温稳定性、良好的抗辐照、低溅射率及低氚滞留等特性,被认为是面向等离子体材料中最具前景的候选材料。在聚变反应堆中,形变强化的钨基材料承受长期高热负荷时,会发生回复、再结晶和晶粒长大问题,从而使机械性能退化,尤其是再结晶脆化。脆化会给聚变反应堆带来隐患,采用氧化钇弥散强化和形变强化协同作用可以提高钨的强韧性和高温稳定性。目前对于氧化物颗粒增强轧制钨板的稳态热负荷下再结晶行为
【基金项目】
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国家磁约束核聚变能发展研究专项（“偏滤器钨基材料测试评价规范的建立与数据获取”,2019YFE03120003）； 国家磁约束核聚变能发展研究专项（2019YFE03120004）； 国家自然科学基金国际合作重点项目（5202010501）； 安徽省国际科技合作计划（201904b11020034
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钨基材料以其高熔点、良好的高温稳定性、良好的抗辐照、低溅射率及低氚滞留等特性,被认为是面向等离子体材料中最具前景的候选材料。在聚变反应堆中,形变强化的钨基材料承受长期高热负荷时,会发生回复、再结晶和晶粒长大问题,从而使机械性能退化,尤其是再结晶脆化。脆化会给聚变反应堆带来隐患,采用氧化钇弥散强化和形变强化协同作用可以提高钨的强韧性和高温稳定性。目前对于氧化物颗粒增强轧制钨板的稳态热负荷下再结晶行为及微观组织研究尚不充分,需要进一步研究探讨。本文以50%轧制量0.5 wt.%氧化钇颗粒增强钨板（WY50）为研究对象,通过退火热处理实验模拟其在聚变堆内长时高温服役环境;采用金相、SEM和EBSD等手段研究再结晶过程中显微组织和织构的演变规律;通过金相和EBSD对轧板变形不均匀性进行表征,分析变形组织沿轧板厚度方向上不均匀现象,研究其对钨基材料后续再结晶的影响。取得的结果如下:1.通过等时退火实验,测定材料的再结晶温度范围为1350℃-1400℃。通过等温退火实验可得,随着退火时间增加,硬度值逐渐递减;退火温度越高,回复和再结晶所需要的时间越短;在高温下退火时不同的区域再结晶速度不相同,轧板沿厚度方向中心层先于表层发生再结晶。2.WY50轧板的平均等效圆直径为10.9±8.0μm,纵横比主要分布在1.4-6.5范围内,等效圆直径主要在2.5-18.5μm范围内分布;氧化钇颗粒尺寸并不均匀,粗颗粒和细颗粒同时存在;WY50呈现典型的bcc金属轧制织构,主要由较强的α织构（{112}＜110＞组分）和γ织构（{111}＜112＞组分）组成,在1250℃、1300℃和1350℃退火达到完全再结晶时,则演化为较强的θ纤维织构和一些随机织构。3.再结晶过程中,小角度晶界占比减小,大角度晶界占比增加;晶粒平均等效圆直径增加,晶粒平均纵横比减小。原始轧板沿厚度方向晶粒形貌、晶粒尺寸和织构无明显差异,中心层和1/4过渡层相较于表层出现了一些形状接近等轴状且尺寸较小的再结晶晶核,这有助于在之后的退火中继续长大,所以中心层和1/4过渡层的再结晶速度快于表层。
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