СӘУЛЕЛІК-ПЛАЗМАЛЫҚ РАЗРЯДТА КАРБИДТЕНГЕННЕН КЕЙІН ВОЛЬФРАМ БЕТТІК ҚАБАТЫНЫҢ КӨЛДЕНЕҢ ҚИМАСЫНЫҢ ҚҰРЫЛЫМДЫҚ-ФАЗАЛЫҚ КҮЙІН ЭЛЕКТРОНДЫҚ МИКРОСКОПИЯМЕН ЗЕРТТЕУ

Бұл жұмыста сәулелік-плазмалық разрядта карбидизациядан кейінгі вольфрамның беткі қабатының көлденең қимасының құрылымдық-фазалық күйін зерттеу нәтижелері берілген. Вольфрам бетін сәулелік-плазмалық разрядта карбидизациялау плазмалық-сәулелік қондырғыда жүргізілді. 1000 °С, 1200 °С, 1400 °С температурада карбидизациядан кейін вольфрам үлгілерінің беткі қабатының көлденең қимасының құрылымын зерттеу трансмиссиялық және сканерлеуші электронды микроскоп арқылы жүргізілді. Сканерлеуші электронды микроскоптағы зерттеулердің нәтижелері бойынша энергия-дисперсиялық спектрометрдің көпқабатты картасы және жергілікті элементтік талдау алынды, оның негізінде вольфрамдағы көміртегі атомдарының ену тереңдігінің бағасы жасалды. Енгізу тереңдігі ~20 мкм екені анықталды. Беткі қабаттың жұқа құрылымын зерттеу трансмиссиялық электронды микроскоптың көмегімен жүзеге асырылды. Трансмиссиялық электронды микроскопта карбидтелген қабаты бар вольфрам үлгілерінің көлденең қимасын талдау үшін қималар Ion Slicer EM-09100 IS қондырғысы арқылы ионды жұқарту арқылы дайындалды. Зерттеу нәтижелері бойынша карбидизациядан кейін беткі қабаттағы вольфрам негізінен WC, W₂C карбидтерінің құрамында болатыны анықталды. 1200 °C, 1400 °C температурада карбидизациядан кейін вольфрам үлгілерінің беткі қабатының көлденең қимасының жарқын өрістегі суреттерінде үлгінің беткі қабатының серпімді күйін көрсететін иілу сөну контурлары анықталады, бұл фольганың иілу-бұралуына әкеледі.

1. Pintsuk G. (2012). Tungsten as a Plasma-Facing Material. J. Nucl. Mater., 4, 551. https://doi.org/10.1016/B978-0-08056033-5.00118-X

2. Mayer M. et al. (2009). Tungsten erosion and redeposition in the all-tungsten divertor of ASDEX Upgrade. Physica scripta, T138. https://doi.org/10.1088/0031-8949/2009/T138/014039

3. Tazhibayeva I. L. et al. (2017). KTM Experimental Complex Project Status. Fusion Science and Technology, 47, 746–750. https://doi.org/10.13182/FST05-A775.

4. Budaev V.P., Fedorovich S.D., Dedov A.V., et.al. (2020). High-heat flux tests of tungsten divertor mock-ups with steady-state plasma and e-beam. Nuclear Materials and Energy, 25; https://doi.org/10.1016/j.nme.2020.100816.

5. Muhammad Luqman Khalid et al. (2019). Mater. Res. Express 6 066551. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab087f

6. Samarkhanov K., Batyrbekov E., Khasenov M., et al. (2019). Study of Luminescence in Noble Gases and Binary Kr-Xe Mixture Excited by the Products of 6Li(n,α)T Nuclear Reaction. Eurasian Chemico-Technological Journal, 21, 2, 115–123. https://doi.org/10.18321/ectj821

7. Rakhadilov B.K., Miniyazov A.Z., Skakov M.K. et al. (2020) Structural Modification and Erosion of Plasma-Irradiated Tungsten and Molybdenum Surfaces. Technical Physics, 65, 382–391.

8. Zhanbolatova G.K., Baklanov V.V., et al. (2020). Karbidizaciya poverhnosti volframa v plazmenno-puchkovom razryade. NNC RK Bulletin. Research and Technology Review National Nuclear Center of the Republic of Kazakhstan, 4 77-81. (In Russ.)

9. Baklanov V., Zhanbolatova G., Skakov M., et al. (2022). Study of the Temperature Dependence of a Carbidized Layer Formation on the Tungsten Surface Under Plasma Irradiation. Materials Research Express, 9, 016403. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ac4626

10. Patent RK na poleznuyu model No. 2080. Imitactionnyy stend s plazmenno-puchkovoi ustanovkoy / Kolodeshnikov А.А., Zuev V.А., Ganovichev D.А., Tulenbergenov T.R. I dr. – opubl. 15.03.2017, Byul. № 5.

11. Sokolov, I.A., Skakov, M.K., et al. (2018). Study of the Interaction of Plasma with Beryllium That Is a Candidate Material for the First Wall of a Fusion Reactor. Technical Physics, 63, 4, 506. https://doi.org/10.1134/S1063784218040230

12. Sokolov I.A, Skakov M K, Miniyazov A Z, et al. (2021). Interaction of plasma with beryllium // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – Vol. 2064. – 012070. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2064/1/012070

13. Kozhakhmetov Y., Skakov M., Mukhamedova N., et al. (2021). Changes in the microstructural state of Ti-Al-Nbbased alloys depending on the temperature cycle during spark plasma sintering. Materialpruefung/Materials Testing, 63(2), 119–123. https://doi.org/10.1515/mt-20200017

14. Mukhamedova N.M., Skakov М.К.., Wieleba W. (2018). Determination of phase composition and mechanical properties of the surface of the material obtained on the basis of silicon and carbon by spark-plasma sintering method, AIMS Materials Science, 6(1), 1–9. https://doi.org/10.3934/matersci.2019.1.1

15. Rubel M, Philipps V, Huber A, and Tanabe T. (1999). Formation of carbon containing layers on tungsten test limiters. Physica Scripta, T81:61–63.

16. Philipps V., Pospieszczyk A., et al. (1998). Experiments with tungsten limiters in textor-94. Journal of Nuclear Materials, 258-263(Part 1):858–864.

17. Xingxing Lyu et al. (2020). Microstructure and mechanical properties of WC–Ni multiphase ceramic materials with NiCl2•6H2O as a binder // Nanotechnology Reviews; 9: 543–557. https://doi.org/10.1515/ntrev-2020-0044.