我國首次實現(xiàn)聚變堆關鍵部件樣件3D打印

南極熊從中科院合肥物質(zhì)科學研究院獲悉，該院核能安全所以中國抗中子輻照鋼（即“CLAM鋼”）為原料，利用3D打印技術實現(xiàn)聚變堆關鍵部件————包層第一壁樣件的試制，并對其組織和性能進行了研究分析，相關成果日前發(fā)表在國際核材料期刊《核物理學報》上。

核能安全所以中國抗中子輻照鋼（以下簡稱“CLAM鋼”）為原料，利用3D打印技術實現(xiàn)聚變堆關鍵部件——包層第一壁樣件的試制并對其組織和性能進行了研究分析，相關成果發(fā)表在國際核材料頂級期刊Journal of Nuclear Materials上。

3D打印技術可實現(xiàn)復雜結(jié)構(gòu)一體化成形，具有制造周期短、材料利用率高等特點，是復雜構(gòu)件制造的重要方法。研究人員以CLAM鋼為原材料，通過3D打印技術開展聚變堆包層部件的試制，探索該技術在聚變堆等先進核能系統(tǒng)部件制造上的可行性，以促進先進核能系統(tǒng)復雜構(gòu)件的快速研發(fā)和性能優(yōu)化并推動其工程化應用。

　　

經(jīng)過大量實驗，研究人員首次實現(xiàn)了聚變堆包層第一壁抗中子輻照鋼樣件的3D打印成型。結(jié)果顯示，該樣件的尺寸精度符合設計要求，材料的致密度達到99.7%，與傳統(tǒng)方法制備的CLAM鋼強度相當。同時，研究還發(fā)現(xiàn)3D打印的逐層熔化和定向凝固特性導致了不同方向上CLAM鋼組織和性能的差異，這種差異未來可以通過掃描方案優(yōu)化和熔池形核優(yōu)化等方式有效降低甚至消除。以上研究表明3D打印技術在聚變堆等先進核能系統(tǒng)復雜構(gòu)件制造上具有良好的應用前景，同時體現(xiàn)了我國在3D打印先進核能系統(tǒng)部件方面較強的研發(fā)實力。


3D打印技術可實現(xiàn)復雜結(jié)構(gòu)一體化成型，具有制造周期短、材料利用率高等特點，是復雜構(gòu)件制造的重要方法。研究人員以CLAM鋼為原材料，通過3D打印技術開展聚變堆包層部件的試制，探索該技術在聚變堆等先進核能系統(tǒng)部件制造上的可行性，以促進先進核能系統(tǒng)復雜構(gòu)件的快速研發(fā)和性能優(yōu)化,并推動其工程化應用。

來源：中科院合肥物質(zhì)科學研究院
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