摻雜鎢材料又稱彌散強化鎢基材料,是在鎢(W)基體中加入均勻分散的彌散強化相,經一系列工藝制備而成的鎢基材料。
彌散強化、細晶強化、合金強化、復合強化是改善鎢合金綜合性能的重要手段,鎢材料常用彌散強化相分為碳化物(如碳化鈦、碳化鈮、碳化鋯)、氧化物(如氧化鋁、氧化鋯、氧化鑭、氧化釔)兩大類。
鎢及鎢合金具有熔點高、熱導率高、膨脹系數低、氘氚滯留低等特點,目前已在光伏發電、航空、軍工、核工業等領域實現廣泛應用。但同時,由于鎢雜質元素常以間隙原子固溶的方式聚集在晶界處,鎢的晶界強度較低,存在低溫脆性、再結晶脆性、等離子體輻照脆性等問題,在一定程度上限制了其應用。
根據新思界產業研究中心發布的
《2025-2030年中國摻雜鎢材料(彌散強化鎢基材料)行業市場深度調研及發展前景預測報告》顯示,經過彌散強化后的摻雜鎢材料具有良好的低溫韌性、抗熱沖擊性能、抗輻照性能和抗拉強度,近年來,逐漸成為航空航天、可控核聚變、電子信息、國防科技等領域不可或缺的關鍵材料之一。在可控核聚變領域,摻雜鎢材料可用作第一壁材料。
作為先進鎢合金材料,高性能摻雜鎢材料已列入工信部發布的《重點新材料首批次應用示范指導目錄(2024年版)》中,其中提及了堿金屬摻雜鎢基材料、稀土摻雜鎢基材料、高性能鎢合金材料三種類型摻雜鎢材料的性能要求。
摻雜鎢材料制備方法分為放電等離子燒結法(SPS)、粉末冶金法、濕磨+中頻燒結+熱等靜壓法等,其中放電等離子燒結法多用于實驗室小尺寸摻雜鎢材料制備。我國摻雜鎢材料相關研發企業包括中鎢稀有金屬新材料(湖南)有限公司、西安格美金屬材料有限公司、贛州海盛鎢業股份有限公司、安泰天龍鎢鉬科技有限公司等。
國促會標委會(中國國際經濟技術合作促進會標準化工作委員會)已立項編制《高性能摻雜鎢材料技術要求:稀土摻雜鎢基材料》團體標準,未來團體標準的發布與實施,有望為摻雜鎢材料相關企業提供技術指導和質量規范,助力行業高質量發展。
新思界
行業分析人士表示,金屬鎢因其高熱導率、抗濺射、低氘氚滯留等特性,被認為是聚變反應堆等離子體表面組件最有希望的候選材料,但金屬鎢存在低溫脆性、輻照脆性等缺點,愈發不能滿足高精尖領域嚴格的性能要求。彌散強化是改善鎢合金綜合性能的有效途徑之一,摻雜鎢材料作為高性能材料,可滿足高精尖領域應用需求,市場空間將不斷擴大。
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