專利名稱：一種鎢涂層ods鐵素體鋼第一壁部件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于核聚變反應(yīng)堆第一壁部件制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件的制造方法。
背景技術(shù)：
受控?zé)岷司圩兡艿拇笠?guī)模實(shí)現(xiàn)將從根本上解決人類社會(huì)的能源問題。鎢具有高熔點(diǎn)、低化學(xué)物理濺射產(chǎn)額、耐中子輻照和低氚滯留等優(yōu)異性能，氧化物彌散強(qiáng)化(Oxide dispersion strengthening, 0DS)鐵素體鋼具有優(yōu)異的抗輻照腫脹性能。鎢涂層ODS鐵素體鋼是最有希望的受控?zé)岷司圩兌衙鎸?duì)等離子體第一壁部件。然而，要將鎢和ODS鐵素體鋼這兩種性質(zhì)差異很大的金屬連接起來作為第一壁部件難度很大。公開號(hào)為CN101567225A的發(fā)明專利制造鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件的方法是在ODS鐵素體鋼上刻網(wǎng)狀溝槽，然后在其上采用等離子噴涂方法制造鎢涂層。公開號(hào)為 CN1755840A的發(fā)明專利制造鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件的方法是在ODS鐵素體鋼上采用真空等離子噴涂方法制造ODS鐵素體鋼和鎢梯度變化的中間適配層，然后在其上真空等離子噴涂鎢涂層。然而，等離子噴涂方法制造的W涂層晶粒結(jié)構(gòu)為層狀，涂層內(nèi)聚強(qiáng)度低， 且鎢涂層與ODS鐵素體鋼界面結(jié)合強(qiáng)度低，熱負(fù)荷過程中拉應(yīng)力與壓應(yīng)力的循環(huán)變化導(dǎo)致分層、熔化，污染等離子體；等離子噴涂方法制造的W涂層的一般孔隙率大于2. 0%，其導(dǎo)熱系數(shù)低，難以承受較高的熱負(fù)荷。公開號(hào)為CN101845578A的發(fā)明專利采用焊接方法制造鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件。這種方法使鎢涂層與ODS鐵素體鋼直接連接，界面結(jié)合強(qiáng)度低，熱負(fù)荷過程中熱應(yīng)力易導(dǎo)致界面開裂失效。公開號(hào)為CN101704160A的發(fā)明專利公開了一種鎢與銅及其合金異種金屬連接方法，通過在鎢與銅及其合金之間電鍍一層鎳然后通過焊接來提高界面結(jié)合強(qiáng)度。然而，熱負(fù)荷過程中鎳與鎢生成金屬間化合物，導(dǎo)致界面消耗和脆化，多次熱負(fù)荷后將導(dǎo)致界面開裂失效。文獻(xiàn) 1 (J Boscary, S Suzuki, K Nakamura et al. Thermal fatigue tests on CVD-W/Cu divertor mock-ups. Fusion Engineering and Design，1998，39-40 :537-542.) 采用化學(xué)氣相沉積(CVD)方法在無氧銅和W-30Cu基體上制造鎢涂層。若采用這種方法制造鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件，將使鎢涂層與ODS鐵素體鋼直接連接，界面結(jié)合強(qiáng)度低， 熱負(fù)荷過程中熱應(yīng)力易導(dǎo)致界面開裂失效。文獻(xiàn) 2(Y Itoh, M Takahashi, H Takano. Design of tungsten/copper graded composite for high heat flux components.Fusion Engineering and Design， 1996,31 :279-289)、文獻(xiàn) 3(R Jedamzik, A Neubrand，J Rodel. Characterization of electrochemicalIy processed graded tungsten/copper composites. Materials Science Forum，1999，308-311 :782-787)釆用先制造鎢骨架再滲銅的方法制造鎢/銅梯度材料。若釆用這種方法制造鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件，不但面臨中滲ODS鐵素體
3鋼溫度高、工藝復(fù)雜、成本高的問題，且難以獲得理想的成分設(shè)計(jì)梯度，使制造的鎢涂層ODS 鐵素體鋼第一壁部件難以滿足受控?zé)岷司圩兌衙鎸?duì)等離子體的高熱負(fù)荷要求。公開號(hào)為CN1336249A的發(fā)明專利公開了一種具有遞變電阻及高熔點(diǎn)差材料的制造工藝。采用這種方法制造鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件，難以制造大尺寸曲面部件， 且制造的材料不致密，難以滿足受控?zé)岷司圩兌衙鎸?duì)等離子體部件的大尺寸和高熱負(fù)荷要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝簡(jiǎn)單、 可靠的鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件的制造方法。該方法采用電子束加熱蒸發(fā)方法在 ODS鐵素體鋼基體上制備ODS鐵素體鋼與鎢成分梯度過渡的界面層和鎢涂層，制造的鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件可廣泛用作聚變堆實(shí)驗(yàn)裝置和未來商用聚變堆第一壁部件。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件的制造方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 步驟一、將ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材置于真空室中的水冷銅坩堝中，將ODS鐵素體鋼基體采用輝光等離子清洗后水平置于ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材的上方；所述真空室的真空度不大于2 X 10_2Pa;步驟二、采用電子束加熱蒸發(fā)步驟一中所述ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材，在步驟一中所述ODS鐵素體鋼基體的下表面制備ODS鐵素體鋼與鎢成分梯度過渡的界面層；步驟三、停止加熱蒸發(fā)步驟二中所述ODS鐵素體鋼靶材，繼續(xù)采用電子束加熱蒸發(fā)步驟二中所述鎢靶材，在步驟二中所述界面層的下表面連續(xù)制備鎢涂層，得到鎢涂層ODS 鐵素體鋼第一壁部件。上述的一種鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件的制造方法，步驟一中所述ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材的上表面與ODS鐵素體鋼基體的下表面之間的距離為200mm 500mm。上述的一種鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件的制造方法，步驟二中所述加熱蒸發(fā)的時(shí)間為IOmin 50min。上述的一種鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件的制造方法，步驟二中所述加熱蒸發(fā)鎢靶材的電子束功率由20kW 40kW增加至50kW 70kW，加熱蒸發(fā)ODS鐵素體鋼靶材的電子束功率由40kW 50kW降至IOkW 20kW。上述的一種鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件的制造方法，步驟三中所述加熱蒸發(fā)鎢靶材的電子束功率為50kW 70kW，加熱蒸發(fā)時(shí)間為500min 750min。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明采用電子束加熱蒸發(fā)方法在ODS鐵素體鋼基體上制備ODS鐵素體鋼與鎢成分梯度過渡的界面層和鎢涂層，工藝簡(jiǎn)單、可靠，制造的鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件可廣泛用作聚變堆實(shí)驗(yàn)裝置和未來商用聚變堆第一壁部件。2、采用本發(fā)明的方法制造的鎢涂層達(dá)到理論密度，鎢涂層與ODS鐵素體鋼基體之間存在成分梯度過渡的界面層，界面層物理化學(xué)性能穩(wěn)定，界面結(jié)合強(qiáng)度高，制造的鎢涂層 ODS鐵素體鋼第一壁部件具有很好的抗熱負(fù)荷過程中的熱震應(yīng)力。3、采用本發(fā)明的方法能夠?qū)缑鎸舆M(jìn)行成分、顯微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造，并能對(duì)鎢涂層的顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。4、本發(fā)明的方法能夠?qū)崿F(xiàn)在大面積ODS鐵素體鋼基體上制造厚鎢涂層。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明制造的鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明1-0DS鐵素體鋼基體； 2-界面層； 3-鎢涂層。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1步驟一、將ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材置于真空度為1. 3 X 10 的真空室中的水冷銅坩堝中，將尺寸為150mmX 150mmX4mm的ODS鐵素體鋼基體1采用輝光等離子清洗后水平置于ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材的上方；所述ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材的上表面與 ODS鐵素體鋼基體1的下表面之間的距離為300mm ；步驟二、采用聚焦直徑為Φ 15mm的電子束加熱蒸發(fā)步驟一中所述ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材，在步驟一中所述ODS鐵素體鋼基體1的下表面制備厚度為60 μ m的ODS 鐵素體鋼與鎢成分梯度過渡的界面層2，加熱蒸發(fā)的時(shí)間為IOmin ；所述電子束加熱蒸發(fā)鎢靶材的電子束功率由30kW增加至60kW，設(shè)計(jì)電子束功率隨時(shí)間的變化函數(shù)為y = 30+(x/10)X30(y為電子束功率，χ為加熱蒸發(fā)時(shí)間點(diǎn)，0彡χ彡10)；所述電子束加熱蒸發(fā) ODS鐵素體鋼靶材的電子束功率由45kW降低至15kW，設(shè)計(jì)電子束功率隨時(shí)間的變化函數(shù)為 1' =45-(x' /10)X30(y'為電子束功率，χ'為加熱蒸發(fā)時(shí)間點(diǎn)，0彡χ' ^ 10)；步驟三、停止加熱蒸發(fā)步驟二中所述ODS鐵素體鋼靶材，繼續(xù)采用電子束以60kW 的功率加熱蒸發(fā)步驟二中所述鎢靶材500min，在步驟二中所述界面層2的下表面連續(xù)制備厚度為1050 μ m的鎢涂層3，得到鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件。如圖1所示，本實(shí)施例制造的鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件由ODS鐵素體鋼基體1、界面層2和鎢涂層3組成，界面層2中鎢元素的質(zhì)量百分比分布函數(shù)為Y = (X/60)X100% (Y為界面層上某一層鎢元素的質(zhì)量百分比，X為界面層上某一層距ODS鐵素體鋼基體的距離，單位為μ m，其中0 < X < 60), ODS鐵素體鋼元素的質(zhì)量百分比分布函數(shù)為V = [(60-X' )/60] X 100% (Y'為界面層上某一層ODS鐵素體鋼元素的質(zhì)量百分比，X'為界面層上某一層距ODS鐵素體鋼基體的距離，單位為μ m，其中OSX' <60)。本實(shí)施例制造的鎢涂層達(dá)到理論密度，鎢涂層與ODS鐵素體鋼基體之間存在成分梯度過渡的界面層，界面層物理化學(xué)性能穩(wěn)定，界面結(jié)合強(qiáng)度高，制造的鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件具有很好的抗熱負(fù)荷過程中的熱震應(yīng)力。實(shí)施例2步驟一、將ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材置于真空度為2 X KT2Pa的真空室中的水冷銅坩堝中，將尺寸為200mmX 200mmX 4mm的ODS鐵素體鋼基體1采用輝光等離子清洗后水平置于ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材的上方；所述ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材的上表面與 ODS鐵素體鋼基體1的下表面之間的距離為300mm ；
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步驟二、采用聚焦直徑為Φ15πιπι的電子束加熱蒸發(fā)步驟一中所述ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材，在步驟一中所述ODS鐵素體鋼基體1的下表面制備厚度為IOOym的 ODS鐵素體鋼與鎢成分梯度過渡的界面層2，加熱蒸發(fā)的時(shí)間為23min ；所述電子束加熱蒸發(fā)鎢靶材的電子束功率由30kW增加至60kW，設(shè)計(jì)電子束功率隨時(shí)間的變化函數(shù)為y = 30+(x/23) X30(y為電子束功率，χ為加熱蒸發(fā)時(shí)間點(diǎn)，0 ^ χ ^ 23)；所述電子束加熱蒸發(fā) ODS鐵素體鋼靶材的電子束功率由45kW降低至15. 2kW，設(shè)計(jì)電子束功率隨時(shí)間的變化函數(shù)為Y' = 45-0. 028Xχ' 2(y'為電子束功率，χ'為加熱蒸發(fā)時(shí)間點(diǎn)，0彡χ' ^ 23)；步驟三、停止加熱蒸發(fā)步驟二中所述ODS鐵素體鋼靶材，繼續(xù)采用電子束以60kW 的功率加熱蒸發(fā)步驟二中所述鎢靶材550min，在步驟二中所述界面層2的下表面連續(xù)制備厚度為1150 μ m的鎢涂層3，得到鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件。如圖1所示，本實(shí)施例制造的鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件由ODS鐵素體鋼基體1、界面層2和鎢涂層3組成，界面層2中鎢元素的質(zhì)量百分比分布函數(shù)為 Υ=(1-λ/1-Χ/100)χ100% (Y為界面層上某一層鎢元素的質(zhì)量百分比，X為界面層上某一層距ODS鐵素體鋼基體的距離，單位為μ m，其中100)，ODS鐵素體鋼元素的質(zhì)量百分比分布函數(shù)為Υ'=λ/1-Χ7100χ100% (Y'為界面層上某一層ODS鐵素體鋼元素的質(zhì)量百分比，X'為界面層上某一層距ODS鐵素體鋼基體的距離，單位為μπι，其中 0 ^ X' ^ 100)。本實(shí)施例制造的鎢涂層達(dá)到理論密度，鎢涂層與ODS鐵素體鋼基體之間存在成分梯度過渡的界面層，界面層物理化學(xué)性能穩(wěn)定，界面結(jié)合強(qiáng)度高，制造的鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件具有很好的抗熱負(fù)荷過程中的熱震應(yīng)力。實(shí)施例3步驟一、將ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材置于真空度為1. 3Χ 10_2Pa的真空室中的水冷銅坩堝中，將尺寸為300mmX 300mmX4mm的ODS鐵素體鋼基體1采用輝光等離子清洗后水平置于ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材的上方；所述ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材的上表面與 ODS鐵素體鋼基體1的下表面之間的距離為300mm ；步驟二、采用聚焦直徑為Φ15πιπι的電子束加熱蒸發(fā)步驟一中所述ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材，在步驟一中所述ODS鐵素體鋼基體1的下表面制備厚度為200 μ m的 ODS鐵素體鋼與鎢成分梯度過渡的界面層2，加熱蒸發(fā)的時(shí)間為50min ；所述電子束加熱蒸發(fā)鎢靶材的電子束功率由30kW增加至60kW，設(shè)計(jì)電子束功率隨時(shí)間的變化函數(shù)為y = 30+1. 15XX-0. 011Xx2(y為電子束功率，χ為加熱蒸發(fā)時(shí)間點(diǎn)，0彡χ彡50)；所述電子束加熱蒸發(fā)ODS鐵素體鋼靶材的電子束功率由45kW降低至15kW，設(shè)計(jì)電子束功率隨時(shí)間的變化函數(shù)為y' =45-(x' /50) X 30 (y'為電子束功率，χ'為加熱蒸發(fā)時(shí)間點(diǎn)，0彡χ' ^ 50)；步驟三、停止加熱蒸發(fā)步驟二中所述ODS鐵素體鋼靶材，繼續(xù)采用電子束以60kW 的功率加熱蒸發(fā)步驟二中所述鎢靶材750min，在步驟二中所述界面層2的下表面連續(xù)制備厚度為1420 μ m的鎢涂層3，得到鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件。如圖1所示，本實(shí)施例制造的鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件由ODS鐵素體鋼基體1、界面層2和鎢涂層3組成，界面層2中鎢元素的質(zhì)量百分比分布函數(shù)為Y = (X/200) 3/4X 100% (Y為界面層上某一層鎢元素的質(zhì)量百分比，X為界面層上某一層距ODS 鐵素體鋼基體的距離，單位為μ m，其中0 < X < 200)，ODS鐵素體鋼元素的質(zhì)量百分比分布函數(shù)為Y' = (1-(X' /200) 374) X 100% (Y'為界面層上某一層ODS鐵素體鋼元素的質(zhì)量百分比，X'為界面層上某一層距ODS鐵素體鋼基體的距離，單位為μ m，其中OSX' < 200)。本實(shí)施例制造的鎢涂層達(dá)到理論密度，鎢涂層與ODS鐵素體鋼基體之間存在成分梯度過渡的界面層，界面層物理化學(xué)性能穩(wěn)定，界面結(jié)合強(qiáng)度高，制造的鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件具有很好的抗熱負(fù)荷過程中的熱震應(yīng)力。實(shí)施例4步驟一、將ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材置于真空度為2X 10_2Pa的真空室中的水冷銅坩堝中，將尺寸為150mmX 150mmX4mm的ODS鐵素體鋼基體1采用輝光等離子清洗后水平置于ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材的上方；所述ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材的上表面與 ODS鐵素體鋼基體1的下表面之間的距離為500mm ；步驟二、采用聚焦直徑為Φ IOmm的電子束加熱蒸發(fā)步驟一中所述ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材，在步驟一中所述ODS鐵素體鋼基體1的下表面制備厚度為60μπι的ODS 鐵素體鋼與鎢成分梯度過渡的界面層2，加熱蒸發(fā)的時(shí)間為15min;所述電子束加熱蒸發(fā)鎢靶材的電子束功率由40kW增加至70kW，設(shè)計(jì)電子束功率隨時(shí)間的變化函數(shù)為y = 40+(x/15)X40(y為電子束功率，χ為加熱蒸發(fā)時(shí)間點(diǎn)，0彡χ彡15)；所述電子束加熱蒸發(fā) ODS鐵素體鋼靶材的電子束功率由50kW降低至20kW，設(shè)計(jì)電子束功率隨時(shí)間的變化函數(shù)為 1' = 50-(χ‘ /15)X30(y'為電子束功率，χ'為加熱蒸發(fā)時(shí)間點(diǎn)，0彡χ' ^ 15)；步驟三、停止加熱蒸發(fā)步驟二中所述ODS鐵素體鋼靶材，繼續(xù)采用電子束以70kW 的功率加熱蒸發(fā)步驟二中所述鎢靶材600min，在步驟二中所述界面層2的下表面連續(xù)制備厚度為1050 μ m的鎢涂層3，得到鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件。如圖1所示，本實(shí)施例制造的鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件由ODS鐵素體鋼基體1、界面層2和鎢涂層3組成，界面層2中鎢元素的質(zhì)量百分比分布函數(shù)為Y = (X/60)X100% (Y為界面層上某一層鎢元素的質(zhì)量百分比，X為界面層上某一層距ODS鐵素體鋼基體的距離，單位為μ m，其中0 < X < 60), ODS鐵素體鋼元素的質(zhì)量百分比分布函數(shù)為V = [(60-X' )/60] X 100% (Y'為界面層上某一層ODS鐵素體鋼元素的質(zhì)量百分比，X'為界面層上某一層距ODS鐵素體鋼基體的距離，單位為μ m，其中OSX' <60)。本實(shí)施例制造的鎢涂層達(dá)到理論密度，鎢涂層與ODS鐵素體鋼基體之間存在成分梯度過渡的界面層，界面層物理化學(xué)性能穩(wěn)定，界面結(jié)合強(qiáng)度高，制造的鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件具有很好的抗熱負(fù)荷過程中的熱震應(yīng)力。實(shí)施例5步驟一、將ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材置于真空度為1. 5 X 10 的真空室中的水冷銅坩堝中，將尺寸為200mmX 200mmX4mm的ODS鐵素體鋼基體1采用輝光等離子清洗后水平置于ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材的上方；所述ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材的上表面與 ODS鐵素體鋼基體1的下表面之間的距離為200mm ；步驟二、采用聚焦直徑為Φ20πιπι的電子束加熱蒸發(fā)步驟一中所述ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材，在步驟一中所述ODS鐵素體鋼基體1的下表面制備厚度為IOOym的 ODS鐵素體鋼與鎢成分梯度過渡的界面層2，加熱蒸發(fā)的時(shí)間為20min ；所述電子束加熱蒸發(fā)鎢靶材的電子束功率由20kW增加至50kW，設(shè)計(jì)電子束功率隨時(shí)間的變化函數(shù)為y = 20+(x/20) X30(y為電子束功率，χ為加熱蒸發(fā)時(shí)間點(diǎn)，0 ^ χ ^ 20)；所述電子束加熱蒸發(fā)ODS鐵素體鋼靶材的電子束功率由40kW降低至10kW，設(shè)計(jì)電子束功率隨時(shí)間的變化函數(shù)為 1' = 40-0. 075Xχ' 2(y'為電子束功率，χ'為加熱蒸發(fā)時(shí)間點(diǎn)，0彡χ' ^ 20)；步驟三、停止加熱蒸發(fā)步驟二中所述ODS鐵素體鋼靶材，繼續(xù)采用電子束以50kW 的功率加熱蒸發(fā)步驟二中所述鎢靶材700min，在步驟二中所述界面層2的下表面連續(xù)制備厚度為1200 μ m的鎢涂層3，得到鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件。如圖1所示，本實(shí)施例制造的鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件由ODS鐵素體鋼基體1、界面層2和鎢涂層3組成，界面層2中鎢元素的質(zhì)量百分比分布函數(shù)為 Υ=(1-λ/1-Χ/100)χ100% (Y為界面層上某一層鎢元素的質(zhì)量百分比，X為界面層上某一層距ODS鐵素體鋼基體的距離，單位為μ m，其中100)，ODS鐵素體鋼元素的質(zhì)量百分比分布函數(shù)為Υ'=λ/1-Χ7100χ100% (Y'為界面層上某一層ODS鐵素體鋼元素的質(zhì)量百分比，X'為界面層上某一層距ODS鐵素體鋼基體的距離，單位為μπι，其中 0 ^ X' ^ 100)。本實(shí)施例制造的鎢涂層達(dá)到理論密度，鎢涂層與ODS鐵素體鋼基體之間存在成分梯度過渡的界面層，界面層物理化學(xué)性能穩(wěn)定，界面結(jié)合強(qiáng)度高，制造的鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件具有很好的抗熱負(fù)荷過程中的熱震應(yīng)力。實(shí)施例6步驟一、將ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材置于真空度為1. 3Χ 10_2Pa的真空室中的水冷銅坩堝中，將尺寸為300mmX 300mmX4mm的ODS鐵素體鋼基體1采用輝光等離子清洗后水平置于ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材的上方；所述ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材的上表面與 ODS鐵素體鋼基體1的下表面之間的距離為300mm ；步驟二、采用聚焦直徑為Φ15πιπι的電子束加熱蒸發(fā)步驟一中所述ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材，在步驟一中所述ODS鐵素體鋼基體1的下表面制備厚度為200 μ m的 ODS鐵素體鋼與鎢成分梯度過渡的界面層2，加熱蒸發(fā)的時(shí)間為30min ；所述電子束加熱蒸發(fā)鎢靶材的電子束功率由20kW增加至70kW，設(shè)計(jì)電子束功率隨時(shí)間的變化函數(shù)為y = 20+2. 17XX-0. 017Xχ2(y為電子束功率，χ為加熱蒸發(fā)時(shí)間點(diǎn)，0彡χ彡30)；所述電子束加熱蒸發(fā)ODS鐵素體鋼靶材的電子束功率由50kW降低至10kW，設(shè)計(jì)電子束功率隨時(shí)間的變化函數(shù)為y' =50-(x' /30) X40 (y'為電子束功率，χ'為加熱蒸發(fā)時(shí)間點(diǎn)，0彡χ' ^ 30)；步驟三、停止加熱蒸發(fā)步驟二中所述ODS鐵素體鋼靶材，繼續(xù)采用電子束以70kW 的功率加熱蒸發(fā)步驟二中所述鎢靶材500min，在步驟二中所述界面層2的下表面連續(xù)制備厚度為1300 μ m的鎢涂層3，得到鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件。如圖1所示，本實(shí)施例制造的鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件由ODS鐵素體鋼基體1、界面層2和鎢涂層3組成，界面層2中鎢元素的質(zhì)量百分比分布函數(shù)為Y = (X/200) 3/4X 100% (Y為界面層上某一層鎢元素的質(zhì)量百分比，X為界面層上某一層距ODS 鐵素體鋼基體的距離，單位為μ m，其中0 < X < 200)，ODS鐵素體鋼元素的質(zhì)量百分比分布函數(shù)為Y' = (1"(X' /200) 3/4) X 100% (Y'為界面層上某一層ODS鐵素體鋼元素的質(zhì)量百分比，X'為界面層上某一層距ODS鐵素體鋼基體的距離，單位為μ m，其中OSX' < 200)。本實(shí)施例制造的鎢涂層達(dá)到理論密度，鎢涂層與ODS鐵素體鋼基體之間存在成分梯度過渡的界面層，界面層物理化學(xué)性能穩(wěn)定，界面結(jié)合強(qiáng)度高，制造的鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件具有很好的抗熱負(fù)荷過程中的熱震應(yīng)力。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何限制，凡是根據(jù)發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件的制造方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟一、將ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材置于真空室中的水冷銅坩堝中，將ODS鐵素體鋼基體(1)采用輝光等離子清洗后水平置于ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材的上方；所述真空室的真空度不大于2 X 10_2Pa;步驟二、采用電子束加熱蒸發(fā)步驟一中所述ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材，在步驟一中所述ODS鐵素體鋼基體(1)的下表面制備ODS鐵素體鋼與鎢成分梯度過渡的界面層(2)；步驟三、停止加熱蒸發(fā)步驟二中所述ODS鐵素體鋼靶材，繼續(xù)采用電子束加熱蒸發(fā)步驟二中所述鎢靶材，在步驟二中所述界面層(2)的下表面連續(xù)制備鎢涂層(3)，得到鎢涂層 ODS鐵素體鋼第一壁部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件的制造方法，其特征在于，步驟一中所述ODS鐵素體鋼靶材和鎢靶材的上表面與ODS鐵素體鋼基體(1)的下表面之間的距離為200mm 500mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件的制造方法，其特征在于，步驟二中所述加熱蒸發(fā)的時(shí)間為IOmin 50min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件的制造方法，其特征在于，步驟二中所述加熱蒸發(fā)鎢靶材的電子束功率由20kW 40kW增加至50kW 70kW，加熱蒸發(fā)ODS鐵素體鋼靶材的電子束功率由40kW 50kW降至IOkW 20kW。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件的制造方法，其特征在于，步驟三中所述加熱蒸發(fā)鎢靶材的電子束功率為50kW 70kW，加熱蒸發(fā)時(shí)間為500min 750min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件的制造方法，該方法為一、將鐵素體鋼靶材和鎢靶材置于真空室中的水冷銅坩堝中，將鐵素體鋼基體采用輝光等離子清洗后水平置于鐵素體鋼靶材和鎢靶材的上方；二、采用電子束加熱蒸發(fā)鐵素體鋼靶材和鎢靶材，在鐵素體鋼基體的下表面制備鐵素體鋼與鎢成分梯度過渡的界面層；三、停止加熱蒸發(fā)鐵素體鋼靶材，繼續(xù)采用電子束加熱蒸發(fā)鎢靶材，在界面層的下表面連續(xù)制備鎢涂層，得到鎢涂層鐵素體鋼第一壁部件。采用本發(fā)明的方法制造的鎢涂層達(dá)到理論密度，鎢涂層與鐵素體鋼基體之間存在成分梯度過渡的界面層，制造的鎢涂層ODS鐵素體鋼第一壁部件具有很好的抗熱負(fù)荷過程中的熱震應(yīng)力。
文檔編號(hào)C23C14/14GK102443768SQ20111039832
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月4日
發(fā)明者華云峰, 姬壽長(zhǎng), 李爭(zhēng)顯, 杜繼紅, 王寶云, 王彥峰 申請(qǐng)人:西北有色金屬研究院