针对EAST偏滤器靶板高热负荷部件的要求,设计、制备了不同结构和不同连接工艺的钨铜模块,进行了钨铜模块在高热负荷条件下的服役行为研究,对钨铜模块的传热能力、界面行为和结构可靠性进行了评价。模块的传热能力与模块的结构和材料设计有关,太厚的中间层和面对等离子体材料(PFM)、较厚的等离子体喷涂(PS-W)钨涂层以及界面缺陷降低了模块的传热能力。模块的界面行为是影响模块整体性能的重要方面,与铜热沉相连接的界面是缺陷最容易出现的地方,在高热负荷下会逐渐扩展。钨铜功能梯度材料(FGM)作为中间层可以有效缓解钨铜模块的巨大应力,使整个模块具备更高的结构可靠性。但是中间层/铜界面的缺陷仍然对模块在循环热负荷下的可靠性提出严重挑战。项目对钨铜模块的材料和结构设计以及连接技术进行了评价,认为以钨铜FGM作为中间层、纯钨板为PFM、钎焊连接可能是实现钨铜高热负荷部件的较好选择。本项目研究成果对钨铜模块的设计与制备及其在EAST装置中的应用提供了参考与借鉴。
英文主题词W/Cu mock-up;high heat load;capacity of heat conduction;interface performance;structure reliabilty