本发明涉及异种金属连接，尤其涉及一种基于自蔓延反应连接ods-w/cu模块的方法。
背景技术：
1、偏滤器作为核聚变装置中的重要部件，主要由面向等离子体材料和热沉材料组成，其作用是及时排除核聚变过程中所形成的灰尘杂质和热流，并控制杂质粒子再循环，保证核聚变反应堆的安全运行。w及w合金具有耐高温、抗溅射能力高以及氢滞留率低等优点，已成为未来聚变装置中面向等离子体材料(pfm)的主要候选材料，但是可控核聚变装置稳定运行的过程中，偏滤器中的面向等离子材料要不间断地受到带有极高能力的带电粒子的冲击，导致其表面的热通量较高(fusion engineering and design，124(2017)1082-1085)。因此，需要将面向等离子体材料与具有良好导热性能的热沉材料(cu及cu合金)相结合，及时转移面向等离子体部件表面的热负荷，保障偏滤器部件的安全可靠运行。
2、目前，w和cu之间的连接主要面临两个方面的问题：(1)w和cu之间热膨胀系数和杨氏模量相差较大，在w/cu界面上易产生较大的热应力，导致w/cu接头在高温下失效；(2)w和cu之间相互不固溶，不形成金属间化合物，不能形成可靠的冶金结合，直接连接形成的接头结合强度较低。为了缓解接头热应力，延长聚变装置使用寿命，选择合适的连接技术和应力缓解方法至关重要。作为传统连接技术，钎焊和扩散焊是实现w/cu模块制备的有效方法，但是对试样待焊表面状态及连接温度等要求高、实验周期长、试样尺寸不能太大等限制了其在ods-w/cu连接中的应用范围。
3、因此，迫切需要开发一种快速节能且有效缓解母材热物理性能方面差异的连接工艺，实现ods-w/cu模块的高强度连接和热应力缓释。
技术实现思路
1、有鉴于此，为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于自蔓延反应连接ods-w/cu模块的方法。
2、本发明提供的一种基于自蔓延反应连接ods-w/cu模块的方法，该方法包括：
3、步骤一、母材预处理
4、将ods-w板和cu板的待连接表面打磨抛光，置于丙酮溶液中超声清洗后真空干燥，获得预处理后的ods-w板和cu板；
5、步骤二、ti/al/ni自蔓延反应流延浆料制备
6、按配比称量ti粉、al粉和ni粉进行第一球磨处理，获得ti/al/ni混合粉末，按配比向ti/al/ni混合粉末中加入无水乙醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇进行第二球磨处理，获得ti/al/ni自蔓延反应流延浆料；
7、步骤三、ti/al/ni自蔓延反应流延坯体制备
8、将ti/al/ni自蔓延反应流延浆料置于真空环境下进行除泡处理，将除泡处理后的ti/al/ni自蔓延反应流延浆料在预处理后的ods-w板表面上流延成型，烘干后在ods-w板表面得到流延坯体，对流延胚体进行排胶处理，获得ti/al/ni自蔓延反应流延坯体；
9、步骤四、ods-w/cu模块连接制备
10、将预处理后的cu板、ti/al/ni自蔓延反应流延坯体和预处理后的ods-w板固定组合，对获得的组件施加压力并在真空条件下通过点燃ti/al/ni自蔓延反应流延坯体进行自蔓延反应，获得连接后的ods-w/cu模块。
11、优选地，本发明基于自蔓延反应连接ods-w/cu模块的方法，步骤一中，ods-w板和cu板的致密度不小于99％，ods-w板和cu板的待连接表面打磨抛光后的表面粗糙度ra不大于5μm。
12、优选地，本发明基于自蔓延反应连接ods-w/cu模块的方法，步骤二中，按配比称量ti粉、al粉和ni粉进行第一球磨处理，获得ti/al/ni混合粉末，包括：基于100％的各组分总质量，按ti为25wt.％-65wt.％，ni为1wt.％-8wt.％，余量为al的配比称量相应的粉体置于球磨罐中进行第一球磨处理，其中，ti粉末的粒度为10-33μm，al粉末的粒度为10-33μm，ni粉末的粒度为10-33μm，第一球磨处理的时间为24h，球料比为5：1，转速为400r/min。
13、优选地，本发明基于自蔓延反应连接ods-w/cu模块的方法，步骤二中，按配比向ti/al/ni混合粉末中加入无水乙醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇进行第二球磨处理，包括：向65wt.％的ti/al/ni混合粉末中加入32wt.％无水乙醇、1wt.％的聚乙烯醇缩丁醛、1wt.％的聚乙烯吡咯烷酮以及1wt.％的聚乙二醇，第二球磨处理的时间为24h，球料比为5：1，转速为400r/min。
14、优选地，本发明基于自蔓延反应连接ods-w/cu模块的方法，步骤三中，将ti/al/ni自蔓延反应流延浆料置于真空环境下进行除泡处理，包括：在真空度小于10pa的真空环境下进行抽真空除泡，除泡时间为6h。
15、优选地，本发明基于自蔓延反应连接ods-w/cu模块的方法，步骤三中，将除泡处理后的ti/al/ni自蔓延反应流延浆料在预处理后的ods-w板表面上流延成型，烘干后在ods-w板表面得到流延坯体，包括：通过流延机将除泡处理后的ti/al/ni自蔓延反应流延浆料在预处理后的ods-w板表面上流延成型，80℃温度下真空干燥24h，在ods-w板表面获得厚度为0.2-1mm的流延坯体，其中，流延机刮刀高度为0.2mm，流延速度为40cm/min。
16、优选地，本发明基于自蔓延反应连接ods-w/cu模块的方法，步骤三中，对流延胚体进行排胶处理，获得ti/al/ni自蔓延反应流延坯体，包括：采用氢气对流延胚体进行排胶处理，获得ti/al/ni自蔓延反应流延坯体，其中，排胶温度为250-450℃，排胶时间为0.5-2.5h。
17、优选地，本发明基于自蔓延反应连接ods-w/cu模块的方法，步骤四中，将预处理后的cu板、ti/al/ni自蔓延反应流延坯体和预处理后的ods-w板固定组合，包括：将预处理后的cu板、ti/al/ni自蔓延反应流延坯体和预处理后的ods-w板从上至下固定设置，获得固定设置的组件。
18、优选地，本发明基于自蔓延反应连接ods-w/cu模块的方法，步骤四中，对获得的组件施加压力并在真空条件下通过点燃ti/al/ni自蔓延反应流延坯体进行自蔓延反应，获得连接后的ods-w/cu模块，包括：对获得的组件施加5-20mp压力并在真空度小于10pa的真空条件下通过点燃ti/al/ni自蔓延反应流延坯体进行自蔓延反应，获得连接后的ods-w/cu模块。
19、优选地，本发明基于自蔓延反应连接ods-w/cu模块的方法，步骤四中，对获得的组件施加压力并在真空条件下通过点燃ti/al/ni自蔓延反应流延坯体进行自蔓延反应，获得连接后的ods-w/cu模块，包括：采用钼电阻丝引燃ti/al/ni自蔓延反应流延坯体进行自蔓延反应。
20、本发明基于自蔓延反应连接ods-w/cu模块的方法，具有以下有益效果：
21、1)通过流延法制备ti/al/ni自蔓延流延坯体，利用其反应放热作为连接热源，反应产物作为连接中间层，实现可靠的接头界面冶金结合，以达到更加快速节能制备ods-w/cu模块的目的；自蔓延反应放热可进一步降低对外部热源和高连接温度的需求，特别是在一些高放热体系中，能够达到常规加热方法所达不到的高温，反应时间极短，生产效率高。
22、2)采用ti/al/ni自蔓延流延坯体作为中间层，有效缓解由于w和cu热膨胀系数不匹配而产生的热应力，同时，ti、al、ni与w和cu均具有良好的互溶性，可形成良好的冶金结合界面，实现w/cu模块的高强度连接。
23、3)本发明方法对实验设备及连接温度等参数要求低，可以通过反应过程中局部的快速放热来减小母材的热影响区，避免热敏感材料的组织破坏，有利于保护母材性能。
1.一种基于自蔓延反应连接ods-w/cu模块的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于自蔓延反应连接ods-w/cu模块的方法，其特征在于，步骤一中，ods-w板和cu板的致密度不小于99％，ods-w板和cu板的待连接表面打磨抛光后的表面粗糙度ra不大于5μm。
3.根据权利要求1所述的基于自蔓延反应连接ods-w/cu模块的方法，其特征在于，步骤二中，按配比称量ti粉、al粉和ni粉进行第一球磨处理，获得ti/al/ni混合粉末，包括：基于100％的各组分总质量，按ti为25wt.％-65wt.％，ni为1wt.％-8wt.％，余量为al的配比称量相应的粉体置于球磨罐中进行第一球磨处理，其中，ti粉末的粒度为10-33μm，al粉末的粒度为10-33μm，ni粉末的粒度为10-33μm，第一球磨处理的时间为24h，球料比为5：1，转速为400r/min。
4.根据权利要求1所述的基于自蔓延反应连接ods-w/cu模块的方法，其特征在于，步骤二中，按配比向ti/al/ni混合粉末中加入无水乙醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇进行第二球磨处理，包括：向65wt.％的ti/al/ni混合粉末中加入32wt.％无水乙醇、1wt.％的聚乙烯醇缩丁醛、1wt.％的聚乙烯吡咯烷酮以及1wt.％的聚乙二醇，第二球磨处理的时间为24h，球料比为5：1，转速为400r/min。
5.根据权利要求1所述的基于自蔓延反应连接的ods-w/cu模块的方法，其特征在于，步骤三中，将ti/al/ni自蔓延反应流延浆料置于真空环境下进行除泡处理，包括：在真空度小于10pa的真空环境下进行抽真空除泡，除泡时间为6h。
6.根据权利要求1所述的基于自蔓延反应连接的ods-w/cu模块的方法，其特征在于，步骤三中，将除泡处理后的ti/al/ni自蔓延反应流延浆料在预处理后的ods-w板表面上流延成型，烘干后在ods-w板表面得到流延坯体，包括：通过流延机将除泡处理后的ti/al/ni自蔓延反应流延浆料在预处理后的ods-w板表面上流延成型，80℃温度下真空干燥24h，在ods-w板表面获得厚度为0.2-1mm的流延坯体，其中，流延机刮刀高度为0.2mm，流延速度为40cm/min。
7.根据权利要求1所述的基于自蔓延反应连接的ods-w/cu模块的方法，其特征在于，步骤三中，对流延胚体进行排胶处理，获得ti/al/ni自蔓延反应流延坯体，包括：采用氢气对流延胚体进行排胶处理，获得ti/al/ni自蔓延反应流延坯体，其中，排胶温度为250-450℃，排胶时间为0.5-2.5h。
8.根据权利要求1所述的基于自蔓延反应连接的ods-w/cu模块的方法，其特征在于，步骤四中，将预处理后的cu板、ti/al/ni自蔓延反应流延坯体和预处理后的ods-w板固定组合，包括：将预处理后的cu板、ti/al/ni自蔓延反应流延坯体和预处理后的ods-w板从上至下固定设置，获得固定设置的组件。
9.根据权利要求1所述的基于自蔓延反应连接的ods-w/cu模块的方法，其特征在于，步骤四中，对获得的组件施加压力并在真空条件下通过点燃ti/al/ni自蔓延反应流延坯体进行自蔓延反应，获得连接后的ods-w/cu模块，包括：对获得的组件施加5-20mp压力并在真空度小于10pa的真空条件下通过点燃ti/al/ni自蔓延反应流延坯体进行自蔓延反应，获得连接后的ods-w/cu模块。
10.根据权利要求1所述的基于自蔓延反应连接的ods-w/cu模块的方法，其特征在于，步骤四中，对获得的组件施加压力并在真空条件下通过点燃ti/al/ni自蔓延反应流延坯体进行自蔓延反应，获得连接后的ods-w/cu模块，包括：采用钼电阻丝引燃ti/al/ni自蔓延反应流延坯体进行自蔓延反应。
