nucВестник НЯЦ РКNNC RK Bulletin1729-75161729-7885Национальный ядерный центр Республики Казахстан10.52676/1729-7885-2020-4-77-81nuc-294Research ArticleСтатьиКАРБИДИЗАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ ВОЛЬФРАМА В ПУЧКОВО-ПЛАЗМЕННОМ РАЗРЯДЕCARBIDIZATION OF THE TUNGSTEN SURFACE IN A BEAM-PLASMA DISCHARGEЖанболатоваФ. К.ZhanbolatovaG. K.

Курчатов

Kurchatov

БаклановВ. В.BaklanovV. V.

Курчатов

Kurchatov

ТуленбергеновТ. Р.TulenbergenovT. R.

Курчатов

Kurchatov

МиниязовА. Ж.MiniyazovA. Zh.

Курчатов

Kurchatov

СоколовИ. А.SokolovI. A.

Курчатов

Kurchatov

Филиал «Институт атомной энергии» РГП НЯЦ РККазахстанBranch “Institute of Atomic Energy” RSE NNC RKKazakhstan202030122020047781Copyright © Жанболатова Ф.К., Бакланов В.В., Туленбергенов Т.Р., Миниязов А.Ж., Соколов И.А., 20202020Жанболатова Ф.К., Бакланов В.В., Туленбергенов Т.Р., Миниязов А.Ж., Соколов И.А.Zhanbolatova G.K., Baklanov V.V., Tulenbergenov T.R., Miniyazov A.Z., Sokolov I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journals.nnc.kz/jour/article/view/294

В данной работе рассматривается метод карбидизации поверхности вольфрама с применением пучково-плазмен ного разряда, который был осуществлен на плазменно-пучковой установке для выявления особенностей данного подхода карбидизации. Отличительной особенностью реализованного метода является то, что он наиболее близок к процессам, которые могут вызвать карбидизацию поверхности при эксплуатации термоядерных установок. Данный метод позволяет изменять параметры эксперимента для получения конкретного покрытия с заданными характеристиками. В результате проведенных экспериментальных работ установлено, что при температуре 1500 °С при времени экспозиции 600 с образуется полукарбид W2C, а при увеличении времени до 3600 с образуется монокарбид WC вольфрама.

This paper considers the method of carbidization of tungsten surface with the use of beam-plasma discharge, which was carried out in plasma-beam installation to identify the characteristics of the carbide approach. A distinctive feature of the implemented method is that it is closest to the processes that can cause surface carbidization during the operation of thermonuclear installations. This method allows you to change the parameters of the experiment to obtain a specific coating with specified characteristics. As a result of experimental work, it was found that tungsten semi-carbide W2C is formed at a retention time of 600 s at 1500 °C, and tungsten monocarbide WC at 3600 s.

метанкарбид вольфрамапокрытиеплазменное напылениеплазмапучково-плазменный разрядmethanetungsten carbidecoatingplasma sprayingplasmabeam-plasma dischargeДанная работа выполнена в рамках грантового финансирования Комитета науки Министерства образования и науки Республики Казахстан № AP08955992 «Исследование формирования карбидизированного слоя на поверхности вольфрама при плазменном облучении».ReferencesG. Pintsuk., A. Hasegawa. Tungsten as a plasma-facing material // Reference Module in Materials Science and Materials Engineering. – 2019. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-803581-8.11696-0G. Pintsuk., A. Hasegawa. Tungsten as a plasma-facing material // Reference Module in Materials Science and Materials Engineering. – 2019. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-803581-8.11696-0Escourbiac F. et al. Effort on Design of a Full Tungsten Divertor for ITER // 24th, IAEA Fusion Energy Conference, San Diego, 2012.Escourbiac F. et al. Effort on Design of a Full Tungsten Divertor for ITER // 24th, IAEA Fusion Energy Conference, San Diego, 2012.H. Bolt, V. Barabash, G. Federici, J. Linke, A. Loarte, J. Roth, K. Sato. Plasma facing and high heat flux materials-needs for ITER and beyond // J. Nucl. Mater. – 2002. – V.307. – P. 43–52.H. Bolt, V. Barabash, G. Federici, J. Linke, A. Loarte, J. Roth, K. Sato. Plasma facing and high heat flux materials-needs for ITER and beyond // J. Nucl. Mater. – 2002. – V.307. – P. 43–52.Youchison, D., Gehrig, M., Lumsdaine, A., Klett, J., Greuner, H., & Böswirth, B. High heat-flux response of high-conductivity graphitic foam monoblocks // Fusion Engineering and Design. – 2019. – V. 146. – P. 417–420. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2018.12.081Youchison, D., Gehrig, M., Lumsdaine, A., Klett, J., Greuner, H., & Böswirth, B. High heat-flux response of high-conductivity graphitic foam monoblocks // Fusion Engineering and Design. – 2019. – V. 146. – P. 417–420. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2018.12.081Humphry-Baker, S. A., Smith, G. D. W., & Pintsuk, G. Thermal shock of tungsten carbide in plasma-facing conditions // Journal of Nuclear Materials. – 2019. – V. 524. – P. 239–246. https://doi:10.1016/j.jnucmat.2019.06.041Humphry-Baker, S. A., Smith, G. D. W., & Pintsuk, G. Thermal shock of tungsten carbide in plasma-facing conditions // Journal of Nuclear Materials. – 2019. – V. 524. – P. 239–246. https://doi:10.1016/j.jnucmat.2019.06.041R.C. Gassmann, Mater. Sci. Tech. – 1996. – V. 12. – P. 691–69.R.C. Gassmann, Mater. Sci. Tech. – 1996. – V. 12. – P. 691–69.Самсонов Г.В., Эпик А.П. Тугоплавкие покрытия. Изд. 2-е, пер. и доп. М.: Металлургия, 1973, с. 400.Самсонов Г.В., Эпик А.П. Тугоплавкие покрытия. Изд. 2-е, пер. и доп. М.: Металлургия, 1973, с. 400.Самсонов Г.В., Латышева В.П. ФММ, 1956, т. 2, с. 309.Самсонов Г.В., Латышева В.П. ФММ, 1956, т. 2, с. 309.Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Изд.: Машиностроение, 1965.Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Изд.: Машиностроение, 1965.Осаждение из газовой фазы. Под ред. Л. Пауэлла и др. (пер. с англ.). Атом-издат., 1970.Осаждение из газовой фазы. Под ред. Л. Пауэлла и др. (пер. с англ.). Атом-издат., 1970.Киреев В., Столяров А. Технологии микроэлектроники. Химическое осаждение из газовой фазы. – М.: Техносфера, 2006. – 192 с. – ISBN 5-94836-039-3.Киреев В., Столяров А. Технологии микроэлектроники. Химическое осаждение из газовой фазы. – М.: Техносфера, 2006. – 192 с. – ISBN 5-94836-039-3.Moers K.Z. Chem., 1931. Bd 198, S. 233.Moers K.Z. Chem., 1931. Bd 198, S. 233.Патент РК на полезную модель № 2080. Имитационный стенд с плазменно-пучковой установкой / Колодешников А.А., Зуев В.А., Гановичев Д.А., Туленбергенов Т.Р. и др. – опубл. 15.03.2017, Бюл. № 5.Патент РК на полезную модель № 2080. Имитационный стенд с плазменно-пучковой установкой / Колодешников А.А., Зуев В.А., Гановичев Д.А., Туленбергенов Т.Р. и др. – опубл. 15.03.2017, Бюл. № 5.V. Kurnaev, I. Vizgalov, K. Gutorov, T. Tulenbergenov, I. Sokolov, A. Kolodeshnikov, V. Ignashev, V. Zuev, I. Bogomolova , N. Klimov. Investigation of plasma–surface interaction at plasma beam facilities. – Journal of Nuclear Materials, 2015, vol. 463, p. 228–232. http://dx.doi.org/10.1016/j.jnucmat.2014.12.076V. Kurnaev, I. Vizgalov, K. Gutorov, T. Tulenbergenov, I. Sokolov, A. Kolodeshnikov, V. Ignashev, V. Zuev, I. Bogomolova , N. Klimov. Investigation of plasma–surface interaction at plasma beam facilities. – Journal of Nuclear Materials, 2015, vol. 463, p. 228–232. http://dx.doi.org/10.1016/j.jnucmat.2014.12.076Власов В.В. Элементарные процессы в плазме газового разряда. – Х.: ХНУ, 2008. – 175 с.Власов В.В. Элементарные процессы в плазме газового разряда. – Х.: ХНУ, 2008. – 175 с.Мак-Даниель И. Процессы столкновений в ионизованных газах.– М.: Мир, 1967. – 832 с.Мак-Даниель И. Процессы столкновений в ионизованных газах.– М.: Мир, 1967. – 832 с.Гусева М. И., Мартыненко Ю. В. Взаимодействие частиц плазмы с поверхностью // Итоги науки и техники. Сер. Физика плазмы. Т. 2. – М.: ВИНИТИ, 1990. – С. 150–190.Гусева М. И., Мартыненко Ю. В. Взаимодействие частиц плазмы с поверхностью // Итоги науки и техники. Сер. Физика плазмы. Т. 2. – М.: ВИНИТИ, 1990. – С. 150–190.Б. А. Павлов, А. П. Терентьев. Курс органической химии. – Издание шестое, стереотипное. – M.: Химия, 1967. – С. 58.Б. А. Павлов, А. П. Терентьев. Курс органической химии. – Издание шестое, стереотипное. – M.: Химия, 1967. – С. 58.Соколов И.А., Скаков М.К., Миниязов А.Ж., Туленбергенов Т.Р. Изучение процессов образования карбидов на поверхности дивертора термоядерного реактора. – Вестник КазНАЕН. – 2019. – Вып. 1.– С. 44–49.Соколов И.А., Скаков М.К., Миниязов А.Ж., Туленбергенов Т.Р. Изучение процессов образования карбидов на поверхности дивертора термоядерного реактора. – Вестник КазНАЕН. – 2019. – Вып. 1.– С. 44–49.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.