Эрозия материалов первой стенки тяр в условиях, имитирующих срывы плазмы

• Автор: Польский, Валерий Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 172 с. : ил.

Глава 1. Современные представления о материалах первой стенки ТЯР и условиях их работы

1.1. Условия работы материалов ТЯР

1.2. Перспективные конструкционные материалы первой стенки ТЯР

1.2.1. Коррозионно-стойкие стали

1.2.2. Ванадий и его сплавы

1.3. Перспективные экранные материалы ТЯР

1.3.1. Углеграфитовые материалы

1.3.2. Бериллий и его сплавы

1.3.3. Вольфрам и его сплавы

1.3.4. Интерметаллиды системы Ti-Al-V

1.3.5. Материалы с покрытиями

1.3.6. Градиентные композиты
1.4. Заключение
Глава 2. Материалы и экспериментальные методы исследования
2.1. Материалы и подготовка образцов
2.1.1. Конструкционные материалы
2.1.2. Экранные материалы
2.2. Условия облучения потоками импульсной плазмы
2.2.1. Импульсный плазменный ускоритель МК
2.2.2. Экспериментальная установка «Десна-М»
2.3. Условия облучения ионами гелия и аргона
2.4. Методы исследования облученных образцов
2.4.1. Определение коэффициента эрозии
2.4.2. Исследование облученной поверхности
2.4.3. Исследование микроструктуры приповерхностного слоя
2.4.4. Исследование элементного состава
2.4.5. Рентгеновский анализ
2.4.6. Термодесорбция и водородопроницаемость
2.4.7. Механические испытания
Глава 3. Эрозия коррозионно-стойких сталей и никелевых сплавов
3.1. Эрозия поверхности
3.1.1. Выбор режимов облучения
3.1.2. Изменение топографии и эрозия поверхности

3.2. Изменение микроструктуры приповерхностного слоя
3.2.1. Топография и толщина модифицированного слоя
3.2.2. Микроструктура модифицированного слоя
3.2.3. Послойный микроструктурный анализ
3.2.4. Влияние кристаллографической ориентации исходного
зерна на формирование упорядоченной структуры
3.2.5. О механизме образования упорядоченных структур
3.3. Последовательное воздействие срывов плазмы и ионных потоков
3.3.1. Влияние срывов плазмы на гелиевый блистеринг
3.3.2. Влияние имплангеровашюго гелия на эрозию материала при
последующих срывах плазмы
3.4. Распыление материалов обработанных потоками ВТИП
3.4.1. Распыление в плазме тлеющего разряда
3.4.2. Распыление моноэнергетическими пучками ионов
3.5. Рентгеноструктурные изменения поверхности
3.6. Изменение химического и фазового состава поверхности
3.7. Процессы захвата и газовыделения в модифицированном слое
3.7.1. Состав газа в радиационно-технологических блистерах
3.7.2. О механизме радиационно-технологического блистеринга
3.7.3. Захват и проницаемость изотопов водорода
3.8. Изменение механических свойств
3.8.1. Изменения прочностных и пластических характеристик
3.8.2. Изменение микротвердости поверхности
3.9. Выводы
Глава 4. Эрозия сплавов ванадия
4.1. Эрозия поверхности
4.1.1. Изменение структуры и рельефа поверхности
4.1.2. Эрозия облученных материалов
4.2. Изменение механических свойств
4.3. Изменение химического состава поверхности
4.4. Изменение сгрукгурно-фазового состояния сплавов
4.5. Выводы
Глава 5. Эрозия экранных материалов
5.1. Углеграфитовые материалы
5.1.1. Эрозия поверхности при воздействие потоков ВТИП
5.1.2. Распыление углеграфитов ионами водорода
5.2. Материалы с покрытиями

5.3. Эрозия интерметаллидов
5.3.1. Влияние содержания ванадия на эрозию интерметаллидных сплавов системы Т1-А1-У
5.3.2. Эрозия компактированных порошковых интерметаллидов системы Т1-А1-У
5.4. Выводы
Основные выводы
Литература

2.4.5. Рентгеновский анализ.
Рентгеновские исследования образцов в исходном состоянии и после облучения потоками импульсной водородной плазмы проводились на дифрактометре ДРОН-3 при использовании Си-Ка излучения. Рентгеновский фазовый анализ заключался в записи дифракционного спектра с использованием монохроматизированного излучения меди с последующим сопоставлением определенного набора межплоскостных расстояний с табличными значениями для известных неорганических соединений, присутствие которых возможно в исследуемых образцах. Совпадение (в пределах ошибок эксперимента) опытных и табличных значений межплоскостных расстояний позволяет однозначно идентифицировать присутствующую в образце фазу. В данной работе проводился лишь качественный фазовый анализ, т.к. для количественной оценки фазового состава необходимо располагать набором бестекстурных эталонов с известным содержанием составляющих фаз [45]. Для оценки совершенства структуры исследуемых материалов записывали отдельные дифракционные линии в прецизионной области рентгеновского спектра (т.е. при больших величинах углов 20). Обработка экспериментально полученных линий заключалась в предварительном их сглаживании сплайн-функцией, вычитании фона и определении параметров дублетов по методу наименьших квадратов. Экспериментальные кривые аппроксимировали суммой функций Коши и Гаусса. В числе основных параметров рентгеновской линии определяли: максимальное значение интенсивности А'а]-линии, ее положение и ширину на половине высоты, а также интегральную интенсивность. Относительное смещение линии свидетельствует об изменении параметра решетки или наличии остаточных макронапряжений, а её уширение позволяет оценивать дефектность кристаллической решётки зёрен, формирующих рассматриваемое отражение, их дисперсность и наличие в них микронапряжений. Интегральная интенсивность линии определялась кристаллографической текстурой исследуемого образца.
2.4.6. Термодесорбция и водородопроницаемость.
Исследование выделения при последующем нагреве внедренного при воздействии потоков ВТИП водорода осуществлялось методом термодесорбционного (ТД) анализа с помощью измерительной системы, состоящей из газового масс-спектрометра ИПДО-2А с датчиком в виде омеготронной лампы РМО-4С при равномерном нагреве мишени со скоростью 3 К/с. Используемая измерительная система позволяет определять состав и парциальное давление компонентов остаточных газов в камере анализа. Чувствительность данной установки по парциальному давлению газов равна 4-10'8 Па, что состав-