Charakterisierung gradierter Eisen/Wolfram-Schichten für die erste Wand von Fusionsreaktoren

Plasma-zugewandte Komponenten von Fusionsreaktoren sind nach derzeitigem Verständnis aus einer Wolfram-Schutzschicht, die an eine Struktur aus niedrig aktivierbarem ferritisch-martensitischen (RAFM) Stahl gefügt wird, zu fertigen. Durch einen diskreten Materialübergang an der Fügung entstehen bei thermischer Last Makrospannungen und plastische Dehnungen. Die Implementierung einer funktional gradierten RAFM/W-Zwischenschicht stellt einen Weg dar, diese zu reduzieren. In der vorliegenden Arbeit werden Makrospannungen und -dehnungen mittels einer FE Simulation untersucht. Modell-Komponenten ohne und mit gradierter Zwischenschicht werden verglichen, sowie Parameterstudien für die strukturelle Umsetzung durchgeführt. Ferner wird die Machbarkeit von vier FGM-Herstellungsmethoden (Magnetron Sputtering, Flüssigphaseninfiltration, atmosphärisches Plasmaspritzen und Electro Discharge Sintering) studiert. Die Schichten werden dabei mikrostrukturell, thermo-physikalisch und mechanisch untersucht