隨著國際熱(re)(re)(re)核聚變(bian)實(shi)驗(yan)堆(ITER)計劃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)進(jin)行和(he)示范性核聚變(bian)發電站(DEMO)設(she)計被提到(dao)日程上來，作(zuo)為(wei)核聚變(bian)堆中面(mian)向(xiang)等離(li)(li)(li)子(zi)體材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)和(he)部件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)也(ye)備受(shou)人們關注。鎢(wu)(wu)及其(qi)(qi)合金由于(yu)(yu)(yu)具有高(gao)(gao)熔點、高(gao)(gao)導熱(re)(re)(re)率、低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濺(jian)射產額和(he)低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氚滯留性能(neng)(neng)等，成為(wei)面(mian)向(xiang)等離(li)(li)(li)子(zi)體材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)優候(hou)選(xuan)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)。由于(yu)(yu)(yu)面(mian)向(xiang)等離(li)(li)(li)子(zi)體材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)其(qi)(qi)工(gong)作(zuo)環(huan)境的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)要求相當的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)苛刻，面(mian)向(xiang)等離(li)(li)(li)子(zi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鎢(wu)(wu)要承受(shou)等離(li)(li)(li)子(zi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)轟擊(ji)損傷，和(he)10～15MW/m2的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)熱(re)(re)(re)流，作(zuo)為(wei)冷(leng)卻(que)部分的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)部件(jian)需工(gong)作(zuo)在(zai)600～700℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)狀態。由于(yu)(yu)(yu)鎢(wu)(wu)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)在(zai)穩態熱(re)(re)(re)流下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)溫(wen)(wen)度(du)范圍是200～1300℃，要使(shi)鎢(wu)(wu)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)在(zai)如此高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)流下能(neng)(neng)夠正常服役，需對鎢(wu)(wu)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)性能(neng)(neng)進(jin)行改善(shan)。鎢(wu)(wu)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)在(zai)循環(huan)高(gao)(gao)熱(re)(re)(re)流的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)沖擊(ji)下會(hui)出現(xian)結(jie)(jie)構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)破壞(huai)，宏觀上結(jie)(jie)構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)破壞(huai)是由于(yu)(yu)(yu)微觀結(jie)(jie)構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)裂(lie)紋(wen)(wen)萌生及裂(lie)紋(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)展決(jue)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。因此，加(jia)(jia)入(ru)阻礙(ai)裂(lie)紋(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)展的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)第(di)二相可有效改善(shan)鎢(wu)(wu)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗熱(re)(re)(re)沖擊(ji)性。關于(yu)(yu)(yu)在(zai)鎢(wu)(wu)中添加(jia)(jia)TiC來提高(gao)(gao)鎢(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)強度(du)和(he)抗燒(shao)(shao)蝕性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)已有進(jin)展，認為(wei)TiC彌(mi)散強化(hua)鎢(wu)(wu)是一種潛在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)超高(gao)(gao)溫(wen)(wen)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)，但對于(yu)(yu)(yu)添加(jia)(jia)TaC彌(mi)散強化(hua)鎢(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)學(xue)性能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)報道相對較少。鑒于(yu)(yu)(yu)此，本文(wen)使(shi)用SPS方法制備了添加(jia)(jia)納米TaC的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)鎢(wu)(wu)塊(kuai)，并(bing)用管(guan)式爐(lu)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)和(he)常溫(wen)(wen)氬氣冷(leng)卻(que)，并(bing)循環(huan)多次的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方式對其(qi)(qi)進(jin)行熱(re)(re)(re)沖擊(ji)試驗(yan)。通過比較不同含(han)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)納米TaC和(he)不同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)沖擊(ji)次數的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)鎢(wu)(wu)塊(kuai)力學(xue)性能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)，來研究(jiu)TaC含(han)量和(he)沖擊(ji)次數對燒(shao)(shao)結(jie)(jie)鎢(wu)(wu)力學(xue)性能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響。

　　所使用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)為(wei)(wei)GW010鎢(wu)粉(fen)(fen)(fen)，其粒徑(jing)(jing)為(wei)(wei)1μm，含(han)氧量(liang)為(wei)(wei)0.1%。納米(mi)(mi)碳化鉭粉(fen)(fen)(fen)是(shi)使用(yong)(yong)液相(xiang)法(fa)制(zhi)備得到的(de)(de)(de)(de)，其粒徑(jing)(jing)約為(wei)(wei)50nm，混(hun)合(he)粉(fen)(fen)(fen)分(fen)散前有(you)一定的(de)(de)(de)(de)團聚，殘余碳量(liang)小于5%。稱取20g鎢(wu)粉(fen)(fen)(fen)向其中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)分(fen)別加(jia)入(ru)質量(liang)分(fen)數為(wei)(wei)0、0.5%、1%、2%和4%的(de)(de)(de)(de)納米(mi)(mi)碳化鉭粉(fen)(fen)(fen)，將(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)各成(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)(de)粉(fen)(fen)(fen)體進(jin)行機械球(qiu)(qiu)磨(mo)混(hun)粉(fen)(fen)(fen)。球(qiu)(qiu)磨(mo)采用(yong)(yong)不銹(xiu)鋼并加(jia)有(you)尼龍內襯的(de)(de)(de)(de)球(qiu)(qiu)磨(mo)罐(guan)(guan)，用(yong)(yong)Φ8mm×10mm的(de)(de)(de)(de)純(chun)(chun)鎢(wu)棒作為(wei)(wei)磨(mo)球(qiu)(qiu)，球(qiu)(qiu)磨(mo)轉速為(wei)(wei)150r/min，球(qiu)(qiu)料比(bi)為(wei)(wei)10∶1(質量(liang)比(bi))，球(qiu)(qiu)磨(mo)5h。在(zai)球(qiu)(qiu)磨(mo)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，為(wei)(wei)了防(fang)止粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)在(zai)球(qiu)(qiu)磨(mo)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)氧化，預先將(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)球(qiu)(qiu)磨(mo)罐(guan)(guan)抽真空，再(zai)充(chong)入(ru)高(gao)純(chun)(chun)氬氣(qi)(qi)(純(chun)(chun)度≥99.99%)作為(wei)(wei)保護(hu)氣(qi)(qi)體。將(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)混(hun)合(he)后的(de)(de)(de)(de)粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)裝入(ru)內徑(jing)(jing)為(wei)(wei)20mm、外徑(jing)(jing)為(wei)(wei)50mm的(de)(de)(de)(de)高(gao)強度石(shi)墨(mo)模(mo)(mo)具(ju)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，在(zai)模(mo)(mo)具(ju)和粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)之間墊有(you)石(shi)墨(mo)紙(zhi)，以(yi)上整個過(guo)(guo)程(cheng)都在(zai)充(chong)有(you)氬氣(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)手套箱中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)完(wan)成(cheng)。放電等離子燒(shao)結(jie)(jie)爐型號為(wei)(wei)SPS1050，將(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)充(chong)有(you)混(hun)合(he)粉(fen)(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)模(mo)(mo)具(ju)裝入(ru)燒(shao)結(jie)(jie)爐中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)進(jin)行燒(shao)結(jie)(jie)，燒(shao)結(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)工藝條件為(wei)(wei)：在(zai)真空中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，從室(shi)溫(wen)(wen)以(yi)100℃/min升(sheng)溫(wen)(wen)至1500℃，然后以(yi)50℃/min升(sheng)溫(wen)(wen)至1600℃，保溫(wen)(wen)1min，隨爐冷(leng)卻(que)(que)，燒(shao)結(jie)(jie)時的(de)(de)(de)(de)最大壓力(li)為(wei)(wei)50MPa。對制(zhi)備好的(de)(de)(de)(de)試樣(yang)進(jin)行熱沖(chong)擊試驗(yan)，熱沖(chong)擊的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)是(shi)將(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)試樣(yang)放到管式(shi)爐中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)加(jia)熱到800℃保溫(wen)(wen)5min，然后充(chong)入(ru)氬氣(qi)(qi)冷(leng)卻(que)(que)，冷(leng)卻(que)(que)10min，反復(fu)這樣(yang)操作50、100、150次。

　　經(jing)過熱(re)沖(chong)(chong)擊后TaC彌散(san)(san)強(qiang)化鎢(wu)的(de)相(xiang)對密(mi)度(du)會(hui)降(jiang)(jiang)低，且隨(sui)著熱(re)沖(chong)(chong)擊次(ci)數(shu)的(de)增(zeng)(zeng)加，其相(xiang)對密(mi)度(du)下降(jiang)(jiang)的(de)幅度(du)就會(hui)越(yue)大(da)；熱(re)沖(chong)(chong)擊后相(xiang)對密(mi)度(du)的(de)大(da)小還與(yu)TaC含量(liang)有關，隨(sui)TaC的(de)增(zeng)(zeng)多，其相(xiang)對密(mi)度(du)下降(jiang)(jiang)的(de)幅度(du)就會(hui)越(yue)大(da)。所以，在(zai)沖(chong)(chong)擊150次(ci)TaC含量(liang)為(wei)4%時得到了(le)最(zui)(zui)低的(de)相(xiang)對密(mi)度(du)(94%)。TaC彌散(san)(san)強(qiang)化鎢(wu)經(jing)過熱(re)沖(chong)(chong)擊后會(hui)出現(xian)循環(huan)硬(ying)化現(xian)象，即(ji)維氏硬(ying)度(du)隨(sui)熱(re)沖(chong)(chong)擊次(ci)數(shu)的(de)增(zeng)(zeng)加會(hui)增(zeng)(zeng)大(da)，且維氏硬(ying)度(du)的(de)循環(huan)硬(ying)化率(lv)隨(sui)TaC含量(liang)的(de)增(zeng)(zeng)多也會(hui)提(ti)高。在(zai)熱(re)沖(chong)(chong)擊150次(ci)時得到的(de)硬(ying)度(du)是最(zui)(zui)高的(de)，當(dang)TaC為(wei)4%時SPS燒結鎢(wu)的(de)硬(ying)度(du)達(da)到了(le)1300HV0.1/10。50次(ci)熱(re)沖(chong)(chong)擊后TaC彌散(san)(san)強(qiang)化鎢(wu)的(de)抗(kang)彎強(qiang)度(du)提(ti)高，當(dang)TaC為(wei)1%時得到了(le)最(zui)(zui)大(da)的(de)抗(kang)彎強(qiang)度(du)1103MPa；當(dang)TaC為(wei)4%時由于熱(re)沖(chong)(chong)擊后試樣內部存在(zai)著熱(re)裂(lie)紋導致抗(kang)彎強(qiang)度(du)急劇下降(jiang)(jiang)，從1082MPa降(jiang)(jiang)低到了(le)560MPa，降(jiang)(jiang)低了(le)48.24%。