核聚变能是永久解决未来能源危机的清洁安全能源。核聚变堆材料面临高剂量的粒子（如中子、氘、氚、氦等）辐照和高热流的严苛环境，解决核聚变堆材料面临的问题是实现核聚变能安全利用的关键。“核聚变堆材料FORUM”针对我国核聚变工程实验堆（CFETR）的设计和建造，是目前我国核聚变堆材料领域最重要和最权威的会议，是系统阐述和交流核聚变堆材料的设计、验证、安全、战略规划和发展路线图等重大科学和工艺技术问题的全国性会议，受到了核工程和核材料领域同行的广泛关注和高度重视。

第六届“核聚变堆材料FORUM”在科技部中国核聚变中心的支持和主办下，于2019年5月27-31日在甘肃嘉峪关成功举办，在口头和张贴报告交流中，技术物理系付恩刚课题组博士生吴早明（图中左一）的口头报告“高耐辐照性能的超硬纳米晶钨基材料”和张贴报告论文“超高硬度纳米晶钨基材料制备技术”，得到了与会同行的广泛关注，引起了较大的轰动效应。同时得到了与会专家的一致好评，并获得了第六届“核聚变堆材料FORUM”张贴报告论文二等奖。

钨由于其高熔点、低热膨胀系数、低溅射腐蚀速率、高热导率和高温下具有良好的强度而成为聚变堆中最具有应用前景的面向等离子体材料（PFMs）。但是，现有商业钨材料采用粉末烧结-锻造（轧制）而成，晶粒粗大，这种粗晶钨具有常温脆性、高温下出现再结晶、中子辐照脆性、氢/氦致起泡、氦致表面绒毛结构、热负荷下表面开裂和熔化等缺点，而纳米晶材料在诸多方面都表现出优异于粗晶材料的性能。但是，由于钨的熔点（3410℃）非常高，而其再结晶温度（1150℃-1350℃）很低，因此纳米晶钨材料的制备尤为困难，迄今为止，世界上尚未有报道制备出晶粒尺寸小于80 nm的纳米晶钨基材料。

技术物理系付恩刚老师课题组通过高能球磨法结合高压烧结的方法，世界范围内首次成功制备出平均晶粒尺寸为9 nm的纳米晶钨基材料W-5wt%-2.5wt%Cr (WCY)（如下图）。首先，通过高能球磨法成功制备出纳米晶钨粉末，研究了球磨过程中纳米晶钨粉末的形成过程以及细化机制，通过掺杂第二相粒子抑制晶粒的长大，最后通过高压烧结技术首次成功制备了纳米晶WCY材料，并且WCY材料表现出超高的硬度和优异的耐辐照性能。纳米晶钨基材料将有望成为未来聚变堆中最具有应用前景的面向等离子材料之一。

（a）纳米晶WCY材料透射电镜明场像图；（b）纳米晶WCY材料透射电镜暗场像图；（c）纳米晶WCY材料晶粒尺寸统计图；（d）晶粒尺寸与维氏硬度与已报道工作对比图。

这项工作得到了国家磁约束核聚变能研究专项，国家自然科学基金，北京大学核物理与核技术国家重点实验室等的支持。