基于同步辐射原位成像的钨纤维增强钨基复合材料（Wf/Wm）结合面的界面力学性能研究

需求的背景和应用场景

在面向等离子体材料的研发领域，先进钨纤维增强钨基复合材料（Wf/Wm）因其优异的高温性能、抗辐射性能和机械性能，被视为未来核聚变反应堆中的重要候选材料。然而，Wf/Wm材料的界面力学性能，尤其是结合面的力学行为，对其整体性能和应用寿命具有决定性影响。目前，对于这类材料界面力学性能的表征手段有限，难以实时、可视化地捕捉界面在不同力学加载模式下的开裂演化行为，也无法准确获取界面的断裂力学参数。因此，为了加快面向等离子体材料的研发进程，亟需创新性地开发出一种能够实时、可视化表征Wf/Wm材料界面力学行为的技术，为材料的结构设计与调控提供关键的实验依据和技术支持。

要解决的关键技术问题

1. 同步辐射原位成像技术研究：需设计符合实验要求的Wf/Wm材料样品和夹具，并开展同步辐射原位成像测试。该技术需具备实时、可视化表征界面开裂演化行为的能力，能够准确捕捉界面在Ⅰ型（张开型）、Ⅱ型（滑移型）和Ⅲ型（撕开型）等基本裂纹模式下的动态变化。
2. 界面力学性能参数获取：通过对同步辐射原位成像数据进行三维重建，构建界面断裂力学模型。结合载荷等数据，需开发算法以准确计算多纤维三维增韧Wf/Wm材料的界面断裂力学参数，如断裂韧性等。
3. 服役温度下的增韧机制研究：需开展Wf/Wm材料在服役温度下的力学性能测试，通过实验数据判断界面开裂行为，并获取材料的力学参数。进一步地，需分析和研判SWIP研发的三维全致密Wf/Wm材料在服役温度下的赝式增韧机制，为材料的实际应用提供理论依据。

效果要求

1. 技术创新性：所开发的技术需具备显著的创新性，能够填补当前Wf/Wm材料界面力学性能表征手段的空白，实现实时、可视化的界面力学行为表征。
2. 准确性：通过该技术获取的界面断裂力学参数需具有高准确性，能够真实反映材料的界面力学性能，为材料的设计与应用提供可靠依据。
3. 实用性：该技术需具备较好的实用性，能够方便地应用于Wf/Wm材料的研发与生产过程中，为材料的性能优化与结构设计提供有力支持。同时，该技术还应具有一定的通用性，可拓展应用于其他类似复合材料的界面力学性能研究中。
4. 竞争优势：通过该技术的研究与应用，将显著提升我国在面向等离子体材料研发领域的竞争力，为核聚变反应堆等高端科技领域的发展提供关键材料支撑。