- PII
- 10.31857/S0869573324038293-1
- DOI
- 10.31857/S0869573324038293
- Publication type
- Article
- Status
- Published
- Authors
- Volume/ Edition
- Volume / Issue number 3
- Pages
- 82-93
- Abstract
- Проведено исследование воздействия импульсных потоков высокотемпературной плазмы и ионов D+ и He+, генерируемых в двух установках Плазменный фокус с энергозапасом Е до ~1 MДж (установка ПФ-1000) и Е ≈ 5 кДж (ПФ «Вихрь»), на листовые образцы из тантала. Определены общие черты и различия в изменении микроструктуры, текстуры и микротвердости их поверхностных слоев после облучения. Выполнено численное моделирование воздействия быстрых ионов D+ и He+ на танталовую мишень в условиях, соответствующих проведенным экспериментам. Расчеты показали, что при облучении в режиме, реализованном на более мощной установке ПФ-1000, за 1 импульс испаряется поверхностный слой ~6 мкм, что превышает глубину проникновения ионов D+ и He+ с энергией 100 кэВ в танталовую мишень (1,1 мкм для D+ и 0,6 мкм для He+). В то же время в более мягком режиме облучения с использованием установки ПФ «Вихрь» толщина испаренного слоя (~0,5 мкм) меньше глубины проникновения ионов. Следствием этого являются более выраженные изменения в микроструктуре после облучения в ПФ «Вихрь»: появление множества кратеров (следов выхода имплантированного газа) и микротрещин, образованию которых способствуют дополнительные напряжения, создаваемые этими газами в тантале, а также термические напряжения, возникающие на стадии охлаждения. Имплантация газовых ионов приводит к увеличению микротвердости поверхностного слоя в образцах, облученных гелием или дейтерием в экспериментах на ПФ «Вихрь», в то время как после облучения дейтерием в установке ПФ-1000 микротвердость или не меняется, или незначительно снижается. В поверхностных слоях облученных образцов формируется текстура, обусловленная направленным теплоотводом при охлаждении и кристаллизации оплавленного слоя. Основной чертой изменений является увеличение интенсивности рефлексов от семейства плоскостей {211}, более выраженное в образцах, облученных в ПФ «Вихрь». Исследовано влияние типа рабочего газа (дейтерия или гелия) на микроструктуру, текстуру и микротвердость поверхностного слоя после облучения образцов тантала в установке ПФ «Вихрь». Заметной разницы в изменениях морфологии поверхности и текстуры при использовании дейтерия или гелия не обнаружено. В то же время микротвердость значительно больше повышается при использовании в качестве рабочего газа гелия, чем при использовании дейтерия.
- Keywords
- Date of publication
- 01.03.2024
- Year of publication
- 2024
- Number of purchasers
- 0
- Views
- 13
References
- 1. I.V. Borovitskaya, V.Ya. Nikulin, G.G. Bondarenko, A.B. Mikhailova, P.V. Silin, A.I. Gaidar, V.V. Paramonova, E.N. Peregudova, «Effect of pulsed nitrogen plasma and nitrogen ion fluxes on the structure and mechanical properties of vanadium». Russian Metallurgy (Metally). 2018. №3. P. 266—275.)
- 2. I.V. Borovitskaya, V.N. Pimenov, S.A. Maslyaev, A.B. Mikhailova, G.G. Bondarenko, E.V. Matveev, A.I. Gaidar, M. Padukh, A.S. Demin, N.A. Epifanov, E.V. Morozov, «Effect of high-temperature pulsed deuterium plasma on the structure and mechanical properties of the surface of Cu-Ga and Cu-Ga-Ni alloys». Russian Metallurgy (Metally). 2022. №1. P.48—56.
- 3. I.V. Borovitskaya, V.A. Gribkov, K.V. Grigorovich, A.S. Demin, S.A. Maslyaev, E.V. Morozov, V.N. Pimenov, G.S. Sprygin, A.B. Zepelev, M.S. Gusakov, I.A. Logachev, G.G. Bondarenko, A.I. Gaidar, «Effect of pulsed helium ion fluxes and helium plasma on the Inconel 718 alloy». Russian Metallurgy (Metally). 2018. №9. P.826— 834.
- 4. I.V. Borovitskaya, A.S. Demin, O.A. Komolova, S.V. Latyshev, S.A. Maslyaev, A.B. Mikhailova, I.S. Monakhov, E.V. Morozov, V.N. Pimenov, G.G. Bondarenko, A.I. Gaidar, I.A. Logachev, E.V. Matveev, «Effect of pulsed plasma beams on the structure and mechanical properties of the surface layer in an Inconel 718 alloy». Russian Metallurgy (Metally). 2023. №7. P.891—898.
