ITER第一壁部件铍铜扩散连接机理研究

摘要

屏蔽包层第一壁板是国际热核实验堆(ITER)的关键部件,我国第一壁手指件面对等离子体材料铍瓦与热沉材料CuCrZr合金采用热等静压连接的方式,热等静压过程将对Be/CuCrZr连接界面产生显著的影响.本文采用破坏性检测分析结合有限元分析方法,对第一壁小模块在热等静压连接后的Be/CuCrZr连接界面的形成机制及失效机制进行了深入研究.研究发现,经热等静压后在Be/CuCrZr界面生成了多种金属间化合物层,其中Cu/Cu4Ti/Cu4Ti3(Cu3Ti2)是最易失效的界面.各相之间的热膨胀系数相差较大导致界面存在较大的残余应力,在热等静压冷却过程中产生的残余应力及界面剪切应力共同作用下造成了Be/CuCrZr连接界面缺陷的产生.针对Be/CuCrZr热等静压后缺陷的发生原因,进行了一系列的工艺改进,由于界面处残余应力的释放,显著提升了Be/CuCrZr界面结合性能,为第一壁部件顺利通过高热负荷认证打下了基础.