Influence of Pulsed Beam-Plasma Impact on a Tungsten–Copper Pseudoalloy in the Plasma Focus Device

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The results of a study of the combined effect on the W–Cu pseudoalloy of pulsed flows of deuterium ions with a power density qi ≈ 1 × 109 W/cm2 at an exposure duration of τi = 20 ns and deuterium plasma with parameters qpl ≈ 1 × 108 W/cm2 and τpl = 20 ns generated in the Plasma Focus setup “Vikhr” are presented. It is shown that in the implemented mode of irradiation, the nature of the damage to the surface layer of the tested material depends on the state of the surface of the irradiated samples and the number of pulsed impacts of energy flows. The impact of pulsed irradiation on the polished surface of pseudoalloy samples leads to the appearance of extended copper drops on the tungsten surface and to the formation of many pores, which are observed both in Cu drops and in the W matrix. In addition, microcracks appear on the W surface, as well as islands of a copper film of arbitrary configuration. Repeated irradiation of samples of the studied material with an unpolished surface leads to the formation of chains of tungsten droplets located in the upper parts of extended ridges formed during grinding of the original samples. Bursting bubbles are also visible on the irradiated surface, which arose as a result of the boiling of copper inclusions and a copper film deposited on tungsten. Clusters of such bubbles are often localized along ridges on the tungsten surface. The results obtained are discussed using numerical calculations and analysis of the thermal effect on the considered pseudoalloy under pulsed irradiation.

About the authors

I. V. Borovitskaya

A.A. Baikov Institute of Metallurgy and Material Science of the RAS

Author for correspondence.
Email: symp@imet.ac.ru
Russian Federation, Moscow, 119334

A. S. Demin

A.A. Baikov Institute of Metallurgy and Material Science of the RAS

Email: symp@imet.ac.ru
Russian Federation, Moscow, 119334

N. A. Epifanov

A.A. Baikov Institute of Metallurgy and Material Science of the RAS

Email: symp@imet.ac.ru
Russian Federation, Moscow, 119334

S. V. Latyshev

A.A. Baikov Institute of Metallurgy and Material Science of the RAS; Moscow Technical University of Communications and Informatics

Email: symp@imet.ac.ru
Russian Federation, Moscow, 119334; Moscow, 115054

S. A. Maslyaev

A.A. Baikov Institute of Metallurgy and Material Science of the RAS

Email: maslyaev@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119334

E. V. Morozov

A.A. Baikov Institute of Metallurgy and Material Science of the RAS

Email: symp@imet.ac.ru
Russian Federation, Moscow, 119334

V. N. Pimenov

A.A. Baikov Institute of Metallurgy and Material Science of the RAS

Email: pimval@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119334

I. P. Sasinovskaya

A.A. Baikov Institute of Metallurgy and Material Science of the RAS

Email: symp@imet.ac.ru
Russian Federation, Moscow, 119334

G. G. Bondarenko

HSE University

Email: gbondarenko@hse.ru
Russian Federation, Moscow, 101000

A. I. Gaidar

Research Institute of Advanced Materials and Technologies

Email: symp@imet.ac.ru
Russian Federation, Moscow, 115054

References

  1. Леонов В.В., Артемьева О.А., Кравцова Е.Д. Материаловедение и технология композиционных материалов. СГОУВПО “Сибирский федеральный университет”. Красноярск, 2007. 238 с.
  2. Шацов А.А. // Металловедение и термическая обработка металлов. 2007. № 6. С. 21.
  3. Дьячкова, Л. Н. // Материалы, технологии, инструменты. 2007. Т. 12. № 2. С. 60.
  4. Тихий Г.А. Структура, свойства и технология получения тугоплавких псевдосплавов W–Ni–Fe и Mo–Cu при использовании механоактивированной наноразмерной порошковой шихты: Автореф. дис. … канд. тех. наук: Самара: ГОУ ВПО “Самарский государственный технический университет”, 2008. 23 с.
  5. Чувильдеев В.Н., Москвичева А.В., Баранов Г.В., Нохрин А.В., Лопатин Ю.Г., Белов В.Ю., Благовещенский Ю.В., Шотин С.В. // Письма в ЖТФ. 2009. Т. 35. В. 22. C. 27.
  6. Вигилянская Н.В, Борисов Ю.С., Демьянов И.А. // Автоматическая сварка. 2012. № 1. С. 48.
  7. Прасицкий Г.В. Экспериментальные и теоретические исследования основных операций изготовления псевдосплавных материалов методами прокатки порошков // Наукоемкие технологии в приборо- и машиностроении и развитие инновационной деятельности в ВУЗе: Материалы региональной научно-технической конференции. Калуга. 2015. Т. 1. С. 166.
  8. Прасицкий Г.В., Коржавый А.П. Определение размера пор молибденовых каркасов, применяемых для производства молибденово-медных псевдосплавов // Наукоемкие технологии в приборо- и машиностроении и развитие инновационной деятельности в ВУЗе: Материалы региональной научно-технической конференции. Калуга. 2017. Т. 1. С. 114-116.
  9. Белоцерковский М.А., Сосновский А.В., Григорчик А.Н., Яловик А.П., Дудан А.В. // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия B. Промышленность. Прикладные науки. Материаловедение. 2018. № 11. C. 95.
  10. Дьячкова Л.Н. // Вести Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук. 2022. Т. 67. № 1. C. 27. https://doi.org/10.29235/1561-8358-2022-67-1-27-38
  11. Бондаренко Г.Г., Коржавый А.П., Прасицкий В.В., Прасицкий Г.В. // Металлы. 2019. № 6. С. 65.
  12. Пономарев В.А., Яранцев Н.В. Порошковые материалы для изделий электронной техники / Под ред. А.П. Коржавого/ М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2014. 304 с.
  13. Инюхин М.В., Коржавый А.П. // Электромагнитные волны и электронные системы. 2016. № 8. С. 10.
  14. Иванов Л.И., Маркушев В.Л., Масляев С.А., Пименов В.Н., Резницкий М.Е., Сасиновская И.П., Цепелев А.Б. // Физика и химия обработки материалов. 1995. № 2. С. 24.
  15. Иванов Л.И., Пименов В.Н., Масляев С.А., Цепелев А.Б., Сасиновская И.П., Никель Х., Линке Дж., Дуве Р. // Перспективные материалы. 1996. № 4. С. 35.
  16. Udris Y.Y. // Metally. 1996. № 1. P. 19.
  17. Bondarenko G.G., Udris Y.Y. // Journal of Nuclear Materials. 1996. V. 233–237. P. 688.
  18. Bondarenko G.G., Udris Y.Y. // Fusion Eng. Des. 1998. V. 39–40. P. 419.
  19. Bondarenko G.G., Udris Ya. Ya. Yakushin V.L. // Fusion Engineering and Design. 2000. V. 51–52. P. 81.
  20. Philipps V. // Journal of Nuclear Materials. 2011. V. 415. P. 2. https://doi.org./10.1016/j.jnucmat.2011.01.110
  21. Shu W.M., Nakamichi M., Alimov V.K., Luo G.N. // Journal of Nuclear Materials. 2009. V. 390–391. P. 1017.
  22. Neu R., Hopf Ch., Kallenbach A., Pütterich T., Dux R., Greuner H., Gruber O., Herrmann A., Krieger K., Maier H., Rohde V. // Journal of Nuclear Materials. 2007. V. 367–370. Part B.P. 1497.
  23. Neu R. // Journal: IEEE Transactions on Plasma Science. 2010. V. 38. № 3. P. 453. https://doi.org./10.1109/TPS.2010.2040092
  24. Будаев В.П. // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. 2015. Т. 38. Вып. 4. С. 5.
  25. Заболотный В., Старостин Е., Кочетков А. // Физика и химия обработки материалов. 2008. № 5. C. 8.
  26. Василенков Н., Максимов А., Грабчиков С., Ластовский С. // Электроника. Наука, технология, бизнес. 2015. № 4(00144). C. 50.
  27. Черкашина Н.И., Матюхин П.В., Ястребинский Р.Н., Павленко З.В., Демченко О.В. // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 12-6. С. 991.
  28. Матюхин П.В. // Международный научно-исследовательский журнал. 2014. № 9(28). С. 39.
  29. Новиков Л.С. Модель космоса. Т. 2: Воздействие космической среды на материалы и оборудование космических аппаратов / под ред. Л.С. Новикова. 8-е изд. М.: Изд-во Книжный дом Университет. 2007. 1144 с.
  30. Ivanov Lev I., Pimenov Valery N., Maslyaev Sergey A., Dyomina Elena V., Gribkov Vladymir A., Mezzetti Franco, DeChiara Paola, Pizzo Linda. // Nukleonika. 2000. V. 45. № 3. P. 203.
  31. Грибков В.А., Демин А.С., Демина Е.В., Дубровский А.В., Карпинский Л., Масляев С.А., Падух М., Пименов В.Н., Шольц М. // Прикладная физика. 2011. № 3. 43.
  32. Пименов В.Н., Боровицкая И.В., Дёмин А.С., Епифанов Н.А., Латышев С.В., Масляев С.А., Морозов Е.В., Сасиновская И.П., Бондаренко Г.Г., Гайдар А.И. // Физика и химия обработки материалов. 2021. № 6. С. 5 https://doi.org./10.30791/0015-3214-2021-6-5-17
  33. Пименов В.Н., Боровицкая И.В., Демин А.С., Епифанов Н.А., Казилин Е.Е., Латышев С.В., Масляев С.А., Морозов Е.В., Сасиновская И.П., Бондаренко Г.Г., Гайдар А.И. // Перспективные материалы. 2022. № 5. С. 17. https://doi.org./10.30791/1028-978X-2022-5-17-30.
  34. Грибков В.А., Латышев С.В., Масляев С.А., Пименов В.Н. // Физика и химия обработки материалов. 2011. № 6. 16.
  35. Латышев С.В., Грибков В.А., Масляев С.А., Пименов В.Н., Падух М., Желиньска Э. // Перспективные материалы. 2014. № 8. С. 5.
  36. Физические величины. / Справочник под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат. 1991. 1232 с.
  37. Николаев О.С. Критическое состояние металлов. М.: ЛЕНАНД, 2006, 128 с.
  38. Дульнев Г. Н, Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Ленинград: Энергия, 1974. 264 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences