ВЛИЯНИЕ ИОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ 500°С НА МИКРОСТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВА W–6Re

В работе рассмотрены результаты воздействия ионного пучка на монокристаллический сплав вольфрама, W–6Re. Такие материалы рассматриваются в качестве перспективных для использования в конструкциях термоядерных реакторов. Для моделирования радиационных эффектов и анализа радиационной стойкости материала использовалось облучение ионами Fe²⁺ с энергией 5.6 МэВ при температуре 500°С до максимальной повреждающей дозы 8 смещений на атом. Проведено сравнение микроструктуры материала до и после облучения. Методами просвечивающей электронной микроскопии показано, что в материале происходит образование структурных дефектов, дислокационных петель с размерами 2–15 нм и объемной плотностью 1.2 ⋅ 10²³ м⁻³. Детальный анализ методами атомно-зондовой томографии обнаружил распад твердого раствора с образованием наноразмерных сегрегаций, обогащенных рением в среднем на 18 ат. %. Методами наноиндентирования определено радиационно-индуцированное упрочнение облученного слоя, которое составило 1.6 ГПа.

1. Rieth M. et al. // J. Nucl. Mater. 2013. V. 432. P. 482– 500.

2. Qi Y. et al. // Mater. Lett. 2019. V. 242. P. 115–118.

3. Sukuba I. et al. // Eur. Phys. J. D. 2016. V. 70. P. 11.

4. Merola M. et al. // Fusion Eng. Des. 2015. V. 96–97. P. 34–41.

5. Pitts R.A. et al. // J. Nucl. Mater. 2013. V. 438. P. S48– S56.

6. Pintsuk G. Tungsten as a Plasma-Facing Material. Comprehensive Nuclear Materials. 2012. Amsterdam: Elsevier. P. 551–581.

7. Gilbert M.R., Sublet J.-Ch. // Nucl. Fusion. 2011. V. 51. P. 043005.

8. Watanabe Sh., Nogami Sh., Reiser J., Rieth M., Sickinger S., Baumgärtner S., Miyazawa T., Hasegawa A. // Fusion Eng. Des. 2019. V. 148. P. 111323.

9. Xu A. et al. // Acta Mater. 2015. V. 87. P. 121–127.

10. Xu A. et al. // Acta Mater. 2017. V. 124. P. 71–78.

11. Hasenhuetl E. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B. 2017. V. 397. P. 11–14.

12. Armstrong D.E.J. et al. // J. Nucl. Mater. 2013. V. 432. P. 428–436.

13. Hasegawa A. et al. // J. Nucl. Mater. 2016. V. 471. P. 175–183.

14. Kulevoy T., Chalyhk B., Fedin P., Kozlov A. et al. // Rev. Sci. Instrum. 2016. V. 87. P. 02C102.

15. Spitsyn A., Bobyr N., Kulevoy T., Fedin P., Semennikov A., Stolbunov V. // Fusion Eng. Des. 2019. V. 146. P. 1313– 1316.

16. Рогожкин С.В., Никитин А.А., Хомич А.А. и др. // Ядерная физика и инжиниринг 2018. Т. 9. No. 3. С. 245–258.

17. Kulevoy T., Aleev A., Ivanov S., Kozlov A., Kropachev G., Kuibeda R., Nikitin A., Rogozhkin S., Semennikov A., Sharkov B., Zaluzhny A. // Proc. Intl. Topical Meeting on Nuclear Research Applications and Utilization of Accelerators. 2009. V. AP/P5 07. P. 1.

18. Kashinsky D., Kolomiets A., Kulevoy T., Kuybida R., Kuzmichov V., Minaev S., Pershin V., Sharkov B., Vengrov R., Yaramishev S. // Proc. EPAC. 2000. P. 854.

19. Stoller R.E., Toloczko M.B., Was G.S., Certain A.G., Dwaraknath S.D., Garner F.A. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B. 2013. V. 310. P. 75–80.

20. Рогожкин С.В., Алеев А.А., Лукьянчук А.А., Шутов А.С., Разницын О.А., Кириллов С.Е. // Приборы и техника эксперимента. 2017. № 3. С. 129–134.

21. Cheng Y.-T., Cheng C.-M. // Mater. Sci. Eng. R. 2004. V. 44. P. 91–149. https://doi.org/10.1016/j.mser.2004.05.001

22. Nix W.D., Gao H. // J. Mech. Phys. Solids. 1998. V. 46. P. 411–425.