ИССЛЕДОВАНИЕ КАРБИДИЗАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ ВОЛЬФРАМА ПРИ ПЛАЗМЕННОМ ОБЛУЧЕНИИ

В данной работе представлены результаты исследования формирования карбидизированного слоя в различных экспериментальных условиях и выбора оптимальных параметров карбидизации поверхности вольфрама при плазменном облучении. Для исследования влияния температуры поверхности образца вольфрама и длительности плазменного облучения проводились эксперименты при температуре поверхности образца 1300 °C и 1700 °C при длительности облучения 300–2400 с. Анализ результатов исследований показал, что максимальное формирование W₂C на поверхности наблюдается при температуре испытаний 1700 °C. При температуре 1300 °C фазовый состав карбидизированного слоя зависит от длительности плазменного облучения. Согласно данным литературного анализа, образование WC происходит на поверхности вольфрама, из которого атомы углерода диффундируют внутрь, вследствие чего образуется нижележащий слой W₂C. С увеличением флюенса ионов в зависимости от времени облучения и температуры поверхности образца диффузия C в W ускоряется, содержание WC уменьшается, и W₂C становится доминирующим карбидным соединением.

1. M. Merola, F. Escourbiac, R. Raffray, P. Chappuis, T. Hirai, A. Martin. Overview and status of ITER internal components // Fusion Eng. Des. – 2014. – V. 89. – P. 890–895.

2. S.E. Lee, Y. Hatano, M. Tokitani et al. Global distribution of tritium in JET with the ITER-like wall // Nuclear Materials and Energy. – 2021. – Vol. 26. – P. 100930

3. Tazhibayeva I.L. [et al.] KTM Experimental Complex Project Status // Fusion Science and Technology. – Vol. 47. – 2005. – P. 746–750.

4. Michael B.Z., Jingguang G.C. Synthesis, characterization and surface reactivity of tungsten carbide (WC) PVD films // Surface Science. – 2014. – Vol. 569. – P. 89–98.

5. Romanusa H., Cimallaa V., Schaefera J.A., Spieûb L., Eckec G., Pezoldtc J. Preparation of single phase tungsten carbide by annealing of sputtered tungsten-carbon layers // Thin Solid Films. – 2000. – Vol. 359. – P. 146–149.

6. J. Luthin, Ch. Linsmeier. Carbon films and carbide formation on tungsten // Surface Science. – 2000.– Vol. 454–456. – P. 78–82.

7. Ch. Linsmeier, J. Luthin, K. U. Klages, A. Wiltner and P. Goldstraß. Formation and Erosion of Carbon-Containing Mixed Materials on Metals // Physica Scripta. – 2004. – Vol. T111. – P. 86–91.

8. Ch. Linsmeier, M. Reinelt, K. Schmid. Surface chemistry of first wall materials – From fundamental data to modeling // Journal of Nuclear Materials. – 2011. – Vol. 415. – P. S212–S218.

9. P. Wang, W. Jacob. Deuterium diffusion and retention in a tungsten–carbon multilayer system // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. – 2014. – Vol. 329.– P. 6–13

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

11. 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.

12. Жанболатова Ғ.Қ., Бакланов В.В., Туленбергенов Т.Р., Миниязов А.Ж., Соколов И.А. Карбидизация поверхности вольфрама в пучково-плазменном разряде. – Вестник НЯЦ РК. – 2020. – Вып. 4. – С. 77–81.

13. Патент РК № 2080. Имитационный стенд с плазменнопучковой установкой / Колодешников А.А., Зуев В.А., Гановичев Д.А., Туленбергенов Т.Р. [и др.]; заявитель и патентообладатель РГП НЯЦ РК. – № 2016/0108.2; заявл. 29.02.2016; опубл. 15.03.2017, Бюл. № 5. – 3 с.

14. Kurnaev V., Vizgalov I., Gutorov K., Tulenbergenov T., Sokolov I., Kolodeshnikov A., Ignashev V., Zuev V., Bogomolova I., Klimov N. Investigation of plasmasurface 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. Gražulis S., Chateigner D., Downs R.T., Yokochi A.F.T., Quirós M., Lutterotti L., Manakova E., Butkus J., Moeck P. and Le Bail A. Crystallography Open Database – an open-access collection of crystal structures // J. Appl. Cryst. – 2009. – Vol. 42. – P. 726–729.