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铬锆铜合金基体上制备厚钨涂层,利用钨优良的抗高温等离子辐照性能及耐高温的性能,并且考虑到等离子辐照在钨层上所产生的大量的热量能被高导热铬锆铜合金热材料迅速带走,因此铬锆铜合金基体上制备厚钨涂层,是聚变堆中非常理想的第一壁材料。但是钨和铜存在很大的物理性能上的差异,使得在铜合金基体上喷涂厚钨涂层非常困难。本文对在铬锆铜合金基体上制备钨涂层进行了研究。采用过渡层的方式与基体铜合金进行预处理,降低了热应力对其的影响,提高了钨涂层的结合强度；通过对涂层的电子束高热负荷测试,VPS-W/Cu过渡涂层表现出较为优异的热负荷性能,能够承受10MW/m2的能量密度的辐照强度,在高热负荷实验后仅在表面出现裂纹损伤。本论文对第一壁材料性能的提高进行了研究,获得如下主要结论：(1)采用低压等离子喷涂(LPPS)技术,选择合适的W粉和采用Cu粉以及Ni粉在铬锆铜合金基体上制备了两种W涂层,结果表明：LPPS-W/Cu涂层基本性能(如结合强度、热导等性能)较LPPS-W/Ni好。(2)用Cu粉在铬锆铜合金基体上制备W/Cu梯度涂层和Ni粉末在铬锆铜合金基体上制备中间层,结果表明：采用W/Cu梯度方法制备的W涂层较LPPS-W/Ni有更好的抗热辐照能力。(3)低压等离子喷涂钨涂层的电子束热负荷性能实验结果表明：LPPS-W涂层表现出较为优异的热负荷性能,能够承受10MW/m2的能流密度,实验后仅在表面出现裂纹损伤。而APS-W涂层在7.5MW/m2表面出现明显裂纹,试验后材料失效,涂层内的氧化物是涂层的力学性能降低的主要原因。LPPS-W涂层限制器在10MW/m2能够承受250S周疲劳测试。同时,热负荷实验也发现,涂层表面形貌对涂层裂纹的产生有影响。(4)HT-7等离子体与LPPS-W涂层相互作用过程中,钨涂层表面出现沿晶裂纹以及溅射和再沉积行为,在稳态热负荷加载条件下,涂层内部和界面处的破坏是钨涂层失效的主要原因,涂层分层、开裂或者脱落是主要的失效形式；而在瞬态高热负荷加载条件下,表面熔化、蒸发等破坏导致涂层失效。