CARBIDIZATION OF THE TUNGSTEN SURFACE IN A BEAM-PLASMA DISCHARGE

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.

1. G. Pintsuk., A. Hasegawa. Tungsten as a plasma-facing material // Reference Module in Materials Science and Materials Engineering. – 2019. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-803581-8.11696-0

2. Escourbiac F. et al. Effort on Design of a Full Tungsten Divertor for ITER // 24th, IAEA Fusion Energy Conference, San Diego, 2012.

3. 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.

4. 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.2018.12.081

5. Humphry-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.2019.06.041

6. R.C. Gassmann, Mater. Sci. Tech. – 1996. – V. 12. – P. 691–69.

7. Самсонов Г.В., Эпик А.П. Тугоплавкие покрытия. Изд. 2-е, пер. и доп. М.: Металлургия, 1973, с. 400.

8. Самсонов Г.В., Латышева В.П. ФММ, 1956, т. 2, с. 309.

9. Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Изд.: Машиностроение, 1965.

10. Осаждение из газовой фазы. Под ред. Л. Пауэлла и др. (пер. с англ.). Атом-издат., 1970.

11. Киреев В., Столяров А. Технологии микроэлектроники. Химическое осаждение из газовой фазы. – М.: Техносфера, 2006. – 192 с. – ISBN 5-94836-039-3.

12. Moers K.Z. Chem., 1931. Bd 198, S. 233.

13. 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.

14. 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.2014.12.076

15. Власов В.В. Элементарные процессы в плазме газового разряда. – Х.: ХНУ, 2008. – 175 с.

16. Мак-Даниель И. Процессы столкновений в ионизованных газах.– М.: Мир, 1967. – 832 с.

17. 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.

18. Б. А. Павлов, А. П. Терентьев. Курс органической химии. – Издание шестое, стереотипное. – M.: Химия, 1967. – С. 58.

19. 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.