By this author

Features of damage of surface layers of monocrystalline tungsten under the influence of powerful pulsed fluxes of helium ions and plasma

Issue number 4 from 03.07.2025

Проведено исследование структурного состояния и микротвердости поверхностного слоя образцов монокристаллического вольфрама после воздействия импульсными потоками ионов He и гелиевой плазмы, генерируемыми в установке Плазменный фокус «Вихрь» (ИМЕТ РАН). Параметры облучения: плотность мощности плазмы 10 Вт/см и ионов 2·10 Вт/см при длительности воздействия плазмы и ионов 100 и 20 нс соответственно; число импульсных воздействий 15; энергия ионов гелия ~100 кэВ; температура плазмы ~1 кэВ. Показано, что в результате пучково-плазменного воздействия в указанном режиме поверхность оплавляется, появляется кристаллографически ориентированная сетка микротрещин. В отличие от межзеренного растрескивания, характерного для поликристаллических образцов, в монокристаллах вольфрама сетка микротрещин образуется на фоне пластического течения по активным плоскостям скольжения под действием термических напряжений, возникающих на стадии охлаждения после кристаллизации расплава. В оплавленном слое формируется мелкоячеистая структура с размером ячеек ~200 нм. Наблюдается образование нераскрывшихся блистеров и кратеров, обусловленное выделением гелия из поверхностных слоев. Методом рентгеноструктурного анализа установлено, что облучение в реализованном режиме, сопровождающееся испарением тонкого поверхностного слоя, способствует уменьшению искажений кристаллической решетки и структурных дефектов технологического характера, возникших в поверхностном слое образцов монокристалла на стадии их механической обработки при подготовке к экспериментам. В результате радиационно-термического расплавления и направленного затвердевания поверхностного слоя вольфрама в нем образуется текстура кристаллизации в направлении, определяемом кристаллографической ориентацией в поверхностном слое образца, подвергшегося облучению, и совпадающем с вектором градиента температуры. Обнаружено незначительное (до 15%) снижение микротвердости в переплавленном поверхностном слое монокристаллов вольфрама, при этом отмечен разброс значений H по площади облученной поверхности.

30 0