李梦珊，范景莲，刘涛，吕永齐，李家明



Mn含量对Cu-Mn合金结构与性能的影响

李梦珊，范景莲，刘涛，吕永齐，李家明

(中南大学粉末冶金国家重点实验室，长沙410083)

基于Cu-Mn中间层可改善Cu与CuCrZr合金的连接性能，采用高能球磨法制备Cu-Mn合金粉末，研究烧结温度为650~850 ℃、Mn含量(质量分数)为10%~50%的Cu-Mn合金的烧结性能。结果表明：随Mn含量增加，Cu-Mn合金的相对密度和抗拉强度先增大后减小，但Mn含量过高时生成较多的MnO，导致合金性能下降；随烧结温度升高，合金的相对密度和抗拉强度增大。850 ℃下烧结的67Cu-33Mn合金孔隙较小、组织均匀，其相对密度和抗拉强度均达到最大值，分别为91.62%和610.91 MPa，表明67Cu-33Mn合金具有最佳的烧结活性，宜作为Cu与CuCrZr合金连接的中间层。

Mn 含量；Cu-Mn合金；CuCrZr合金；显微结构；密度；抗拉强度

W与CuCrZr构成的面向等离子体部件是国际热核聚变实验堆(international thermonuclear experimental reactor，ITER)、中国核聚变实验工程堆(China fusion engineering test reactor，CFETR)和未来商业核聚变堆装置中最关键的高温部件[1−3]，但W与CuCrZr的热膨胀系数、热导率、弹性模量都存在较大差异，直接连接的部件在高热负荷作用下热负荷应力与残余应力叠加，易造成疲劳开裂。为了改善W与CuCrZr的连接性能，一般采用热膨胀系数介于母材间的W-Cu功能梯度材料(functionally graded materials，FGM)或软质Cu作为中间过渡层[4−5]，以缓解热应力从而减少热裂纹的产生。本课题组以纳米梯度复合材料W-Cu和Cu作为中间过渡材料，设计先后通过W/W-Cu(FGM)，W- Cu(FGM)/Cu，Cu/CuCrZr三步扩散连接获得W/W- Cu(FGM)/Cu/CuCrZr构件。目前，范景莲等[6]以高能球磨的Fe-Cu粉末为中间层，采用液相扩散连接技术已实现W-Cu(FGM)和Cu的可靠连接，本文旨在为实现Cu和CuCrZr的连接选择合适的中间层。……