蒋冬福，范景莲，刘涛，田家敏

(中南大学粉末冶金国家重点实验室，长沙410083)

纳米复合W-Cu FGM的致密性及界面结合特征

蒋冬福，范景莲，刘涛，田家敏

(中南大学粉末冶金国家重点实验室，长沙410083)

以溶胶−喷雾干燥−热还原制备的纳米晶W-Cu复合粉末为原料，通过球磨改性、叠层压制和一步液相烧结分别制备3种两层梯度复合细晶W-Cu材料(W-10Cu/W-30Cu，W-20Cu/W-30Cu和W-30Cu/W-50Cu)，对其致密度、组织成分特征及界面结合性能进行研究与分析。结果表明：3种梯度材料各均质层都达到高致密(相对密度＞98%)；梯度材料具有明显的梯度组织，界面结合完好，Cu相呈连续网状结构，包裹在均匀分布的细小W晶粒周围；成分呈阶梯式变化，各层成分因Cu相的迁移和流失与初始设计值有一定的偏差；材料力学性能呈现梯度性，界面显微硬度处在两层显微硬度之间，结合强度高于各自富Cu层的拉伸强度，表明纳米复合W-Cu功能梯度材料各成分层之间有着优良的结合性。

纳米W-Cu；梯度材料；致密性；成分变化；界面结合性；结合强度

W-Cu功能梯度材料(FGM)作为一种新型的非均质热控材料，其一端是高钨含量的W-Cu复合材料，另一端是高铜含量的W-Cu复合材料，中间是成分梯度变化的W-Cu复合材料。W-Cu FGM不仅保留了W-Cu均质材料中铜的高热导率、无氢脆性和钨的高熔点、低腐蚀率、低氚滞留的特点，而且可获得组织和性能在空间几何上的梯度变化，因而能满足均质W-Cu材料难以胜任的某些极端工况条件下对材料的苛刻要求，如核聚变反应堆中偏滤器第一面壁材料，直接承受来自等离子体的高能粒子流冲击和高热负荷沉积，W合金被认为是最有前景的第一壁材料，在使用中，第一面壁材料必须和作为热沉材料的Cu基材料集成为整个偏滤器。……