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石墨等碳基材料由于具有极高的熔点,较强的抗热冲击能力以及与等离子体兼容性好等优点,被作为面向等离子体材料广泛应用于核聚变实验装置中。在面向等离子体部件的研发和制造中,面向等离子体材料与热沉的连接技术是关键的制造工艺技术。目前EAST装置中,面向等离子体材料石墨与铬锆铜热沉之间普遍采用螺栓连接这种机械连接方式,由于存在较高的接触热阻,这种连接工艺下的面向等离子体部件可承受热负荷能力较低。因此研究碳基材料与铬锆铜热沉的冶金连接技术具有重要意义。为缓解实际工况中的热应力,在进行面向等离子体材料与热沉连接时,一般采用延展性较好的无氧铜做中间层。本文对碳基材料与无氧铜的直接钎焊连接技术进行了研究,采用不同种类的银基含钛钎料进行了GA石墨,阿泰克石墨和CFC三种碳基材料与无氧铜的直接钎焊连接实验,对钎料、钎焊温度、装夹压力和冷却速度等工艺参数进行了优化,实现了碳基材料与无氧铜的良好连接,接头区域光滑平整,母材无裂纹等缺陷,阿泰克石墨/无氧铜接头平均剪切强度达到了 12MPa;当以无氧铜做中间层时,接头强度更高,最高达到39MPa,超过了石墨母材自身的强度。在碳基材料与无氧铜钎焊工艺研究的基础上进行了碳基材料面向等离子体部件研发,采用一步焊和分步焊两种不同焊接工艺方案成功实现碳基材料/无氧铜/铬锆铜的钎焊连接。对钎焊接头界面缺陷的无损检测技术进行了研究,阿泰克石墨/无氧铜接头界面可以通过水浸超声波检测技术进行无损探伤,结果显示界面钎着率高,GA石墨以及CFC由于材料自身孔隙率较大,无法通过超声波进行检测,多层钎焊结构超声波无损检测难度也较大。红外线无损检测技术受限于碳基材料厚度和焊接结构特点,检测效果不理想。对样件进行了热负荷性能测试,结果表明在5m/s流速下,可承受最高11MW/m2热流密度,经过1000次5MW/m2热疲劳试验,CFC表面和接头都无损坏或剥离。将研发的碳基材料面向等离子体制造工艺技术应用于EAST装置NBI束透区域第一壁,对结构进行优化设计并根据实际工况负载进行有限元分析,结果显示第一壁新结构各部件的温度和应力值都在许用范围内,经过加工制造检验,代替旧的第一壁部件,成功安装于EAST装置中,经过一轮等离子体放电实验验证,CFC表面无明显损伤。