Повреждаемость и деформационные эффекты в поверхностных слоях меди и сплава системы медь - галлий при импульсном облучении в установке Плазменный фокус

摘要

Представлены результаты экспериментов по облучению образцов меди и сплава Cu-10% Ga (масс. %) импульсными потоками дейтериевой плазмы (ДП) и ионов дейтерия (ИД), проведенными в установке Плазменный фокус (ПФ). Описана методика экспериментов и исследований. Изучены повреждаемость и деформационные эффекты в поверхностных слоях указанных материалов после облучения каждого из них в двух режимах. В первой серии экспериментов (эксперимент 1) облученние проводили импульсной дейтериевой плазмой при плотности мощности q_(pl) = 10~7 Вт/см~2 и длительности импульса τ_(pl) = 100 нс. Во второй серии (эксперимент 2) - осуществляли совместное воздействие импульсных потоков ионов дейтерия при q_i = 10~9- 10~(11) Вт/см~2, τ_i= 50 нс и плотной дейтериевой плазмы при q_(pl) = 10~8- 10~9 Вт/см~2, τ_(рl) =100 нс. Повреждаемость обоих материалов в эксперименте 1 близка друг к другу: в оплавленном поверхностном слое (ПС) присутствуют волнообразная поверхность, кратеры, микропоры. В ПС сплава под действием термических напряжений протекала пластическая деформация, в то время как в чистой меди этот процесс при данном режиме облучения не наблюдался. Повреждаемость обоих материалов в эксперименте 2 сопровождается эрозией ПС и в некоторых случаях осаждением на облучаемую поверхность микрочастиц и элементов, входящих в состав функциональных материалов камеры ПФ. Наиболее существенная повреждаемость наблюдается в ПС сплава Си - 10 % (За, который, помимо мощных пучково-плазменных потоков, испытывал и ударно-волновое воздействие. При этом режиме облучения в ПС каждого из сопоставляемых материалов происходила пластическая деформация. В чистой меди (при q= 10~8-10~9 Вт/см~2) она наблюдалась в отдельных локальных микрообъемах ПС, а в медно-галлиевом сплаве при q = 10~9- 10~(11) Вт/см~2 этот процесс реализован дпя всего облученного ПС. При этом пластическая деформация осуществлялась как под влиянием ударно-волновых механических нагрузок, так и под впиянием термических напряжений.