韩 勇，姜 雪，孙 怀

（中南大学 粉末冶金国家重点实验室，湖南 长沙 410083）

0 引 言

钨（W）具有熔点高、高温强度好、热膨胀系数低、溅射速率低、不与H反应、H+保留率低等特性，是一种非常重要的高温结构材料和功能材料[1]。低活化铁素体/马氏体（RAFM）钢具有良好的导热性和力学性能，是一种重要的结构和散热材料[2]。在核聚变中，W与RAFM钢的连接可以形成面向等离子体的部件，可作为聚变装置的关键第一壁和偏滤器。为了实现W和RAFM钢的连接，传统方法包括机械铆接、氩弧焊、高温直接扩散焊[3-5]，近几年来国内外也发展了高温钎焊技术[6-14]。然而，由于 W 和 RAFM 钢的热膨胀系数差异较大（W 为4.5×10-6K-1，Fe为12×10-6K-1），在连接过程中会产生较高的残余热应力，在热载荷作用下会导致开裂失配。此外，由于钎焊温度较高，容易引起母材晶粒粗化甚至相变（尤其是在RAFM钢中），从而导致材料性能劣化。

为了解决热应力和界面结合问题，一种可行的方法是在钨和RAFM钢之间引入梯度过渡适配层，适配层的热膨胀系数应与钨和 RAFM 钢相匹配。Missiaen J M 等人[15]设计了 W/WC-W/WC-Fe/Fe-WC/EUROFER梯度模型，数值模拟表明梯度过渡的最大应力仅为钎焊的1/3。这一结果从理论上表明，梯度过渡层在实现W和RAFM钢的低应力连接方面具有巨大优势，但Missiaen的研究还处于概念设计阶段。在本研究中，我们设计了 W/W-Fe/RAFM钢梯度复合连接方法，采用分步连接，首先解决W/W-Fe连接，然后再解决W-Fe与RAFM的连接。研究主要关注W与W-Fe的连接这一步骤，以W-60Fe为例，解决W与W-60Fe的连接问题，讨论了中间层的引入和连接工艺对界面结构和连接性能的影响。……