W/Cu-Gradientenstrukturen für Komponenten mit unmittelbarem Plasmakontakt in Fusionsreaktoren

Die Grundlagenuntersuchungen in diesem Vorhaben dienen der Entwicklung von Werkstoffkonzepten für die stationäre Abfuhr von sehr hohen Wärmeflüssen. Solche Belastungsbedingungen treten z.B.一个等离子体组件，用于在上面进行聚变。Das Ziel ist die Klärung des Einflusses eines plasmaseitigem Wolfram und der Wärmeske aus einer CuCrZr-Legierung auf die Verringerung thermisch bedingter Spannungen in den durch den Wärmefluss und Temperaturwechsel höchstbelasteten Bauteilen.在项目实施过程中，需要对所研究的材料进行热分析，并在基本部件模型和相关试验的基础上进行韦尔登。Dazu wurde im ersten Projektzeitraum eine Vielzahl von geeigneten Modell-Proben mit unterrestriedlichem W/CuCrZr-Konzentrationsverhältnis hergestellt and daran die zur Verifizierung der FEM-Modellierung nottwendigen ortsabhängigen Werkstoffkennwerte bestimmt.这主要是由于CuCrZr合金的固有特性对CuCrZr合金的性能产生了积极的影响。有限元模拟的结果是非常令人满意的，因为它在很大程度上与实验结果相吻合。在此基础上，利用有限元模型对两个不同梯度的钢进行了几何建模，并对W/CuCrZr合金的热膨胀系数进行了计算，得出了W/CuCrZr合金的热膨胀系数。这些热特性是不确定的。最佳的密封件韦尔登在整体模型中得到了测试。在组合中，通过迭代的Schritten Rückschlüsse auf eine weitere Verfahrens- und Werkstoffoptimierung gezogen中的FEMModellierungen的Ergebnissen，可以得到如此完美的特征曲线韦尔登。

Die Grundlagenuntersuchungen in diesem Vorhaben dienen der Entwicklung von Werkstoffkonzepten für die stationäre Abfuhr von sehr hohen Wärmeflüssen. Solche Belastungsbedingungen treten z.B. an plasmanahen Komponenten von zukünftigen Fusionsreaktoren auf. Das Ziel ist die Klärung des Einflusses eines Gradientenübergangs zwischen plasmaseitigem Wolfram und der Wärmesenke aus einer CuCrZr-Legierung auf die Verringerung thermisch bedingter Spannungen in den durch den Wärmefluss und Temperaturwechsel höchstbelasteten Bauteilen. Im Rahmen des Projektes sollen die Herstellungswege der Gradientenbauteile erforscht, der Belastungsfall analysiert und die auf der Basis lokaler Werkstoffkennwerte ausgelegten Modellkomponenten anwendungsrelevanten Tests unterzogen werden. Dazu wurde im ersten Projektzeitraum eine Vielzahl von geeigneten Modell-Proben mit unterschiedlichem W/CuCrZr-Konzentrationsverhältnis hergestellt und daran die zur Verifizierung der FEM-Modellierung notwendigen ortsabhängigen Werkstoffkennwerte bestimmt. Diese zeigen vor allem anhand der erhöhten mechanischen Eigenschaften den positiven Einfluss der CuCrZr-Legierung im Vergleich zu reinem Kupfer. Die Ergebnisse der FEM-Simulationen sind äußerst vielversprechend, da sie in weiten Teilen sehr gut mit den experimentell bestimmten Kennwerten übereinstimmen. Basierend auf diesen Ergebnissen und der noch zu entwickelnden Technologie zur W/CuCrZr-Gradienten-Modellbauteilherstellung werden im zweiten Teil des Projektes mit Hilfe von FEM-Modellierungen zur Geometrie und Zusammensetzung des gradierten Überganges anwendungsoptimierte W/CuCrZr-Gradientenwerkstoffe hergestellt und diese im Bezug auf die Gefügecharakteristika, das Gradientenprofil bzw. die thermischen Eigenschaften umfassend charakterisiert. Die optimierten Gradientenwerkstoffe werden in geeignete Modellbauteile integriert und in anwendungsnahen Versuchen getestet. Aus den so ermittelten Eigenschaftsprofilen werden in Kombination mit den Ergebnissen der FEMModellierungen in iterativen Schritten Rückschlüsse auf eine weitere Verfahrens- und Werkstoffoptimierung gezogen.