Результаты исследования и их значениеПрофессор Мэсейуки Токитэни и его исследовательская группа в Национальном Институте Науки Сплава развивали новую технику для прямого жесткого соединения между вольфрамом и медными сплавами, делая слой соединения как подушку даже, не используя промежуточный материал. Используя этот способ соединения, они преуспели в фальсификации небольшого диверторного макета с превосходной тепловой способностью удаления даже при реакторном соответствующем условии (~15 MW/m2).
Диверторные компоненты должны вынести чрезвычайный огнеупорный поток. Далее, во время фазы термообработки для пайки твердым припоем, так как весь компонент нагрет приблизительно до 900 градусов по Цельсию, это тогда охлаждено к комнатной температуре.
Поэтому тепловое напряжение вызвано в интерфейсе соединения материала теплоотвода и брони. Такой тепловой стресс должен быть уменьшен как можно больше. На этот раз, чтобы ответить этим требованиям одновременно, исследовательская группа использовала материал наполнителя BNi-6 (Ni-11%P), и окисная дисперсия усилила медный сплав (медь ПЕРЕДОЗИРОВОК), GlidCop® (медь-0.3wt%Al2O3) и выполнила оптимальное условие соединения.Более определенно группа профессора Токитэни установила толщину материала пайки твердым припоем в 38? m, и температура термообработки и продолжительность на уровне 960 градусов по Цельсию и 10 минут, соответственно, в течение того времени, когда пайка твердым припоем предпринята.
Затем в охлаждении от 960 градусов по Цельсию до 100 градусов по Цельсию они использовали чрезвычайно медленное естественное охлаждение. В охлаждении от 100 градусов по Цельсию до комнатной температуры они использовали охлаждение газа азота. После пайки твердым припоем три пункта, сгибающие тест, были выполнены для оценки прочности сцепления. Удивительно, у слоя соединения есть податливая собственность.
Сила урожая достигла приблизительно к 200 МПа. Так как преимущества урожая и вольфрама и GlidCop® составляют более чем 300 МПа даже после того, как лечение нагрева при пайке, регион деформации должен будет быть сосредоточен на самом слое пайки твердым припоем. Когда напряжение составляет 0,2%, сразу оно, как могут думать, не особенно значительная пластмассовая деформация. Однако, так как фактический пластмассовый непрочный регион очень тонкий, например, несколько десятков микрометров, абсолютное местное напряжение должно быть значительно больше, чем 0,2%.
Это – неожиданный результат.Это означает, что слой соединения получает крутизну, и что вызванное тепловое напряжение во время лечения нагрева при пайке может быть поглощено слоем пайки твердым припоем.
Далее, у такой способности релаксации прикладного напряжения есть большая заслуга с точки зрения надежности диверторных компонентов, даже когда они принимают неожиданное тепловое напряжение во время реакторной операции. Кстати, пунктирная линия зеленого цвета – пример неудавшейся пайки твердым припоем, в которой используются различный медный сплав и материалы пайки твердым припоем.
В случае неудавшейся пайки твердым припоем слой соединения был сломан с хрупкой особенностью в 1/4 напряжения по сравнению с продвинутым способом соединения этого исследования. Далее, небольшой диверторный макет W/BNi-6/GlidCop® был тогда успешно изготовлен продвинутым методом пайки твердым припоем. Тепловой тест на погрузку при реакторном соответствующем условии к макету был выполнен при помощи устройства электронного луча ACT2 в NIFS.
Температура 650 градусов по Цельсию была достаточно ниже, чем та из точки плавления BNi-6 (875 градусов по Цельсию) и температуры перекристаллизации вольфрама (~1500 градусов по Цельсию). Причина, почему такая превосходная тепловая способность удаления была получена, состоит в том, что, так как прямое соединение без любого промежуточного материала было принято, минимальное сопротивление теплопередачи с брони на теплоотвод могло сохраняться.Продвинутый метод пайки твердым припоем этого исследования будет способствовать не только строительству превосходящего молниеотвода, но также и большому сокращению стоимости строительства всей диверторной структуры в будущем реакторе сплава. В будущей работе, используя этот метод, мы произведем крупномасштабный диверторный компонент, структура которого будет подобна молниеотводу, который будет использоваться в реакторе ядерного синтеза.
Мы будем стремиться к диверторному проектированию и строительству, которое сделает операцию дальнего действия и безопасное использование возможными.Этот результат исследования был представлен на 26-й Конференции по энергетике Сплава МАГАТЭ, проведенной в Киото, Япония, 17-22 октября 2016.