Автореферат диссертации (Воздействие высокотемпературной импульсной плазмы на физико-механические свойства композиционных структур), страница 2

П.Н. Лебедева РАН. В частности,разработанные устройства и приспособления установлены на «Плазменныйфокус» ПФ-4 комплекса «Тюльпан» и успешно используются в проводимыхинститутом научных экспериментах. Практическую значимость такжепредставляют полученные в диссертации высокопрочные покрытия, изменениемрежима плазменного облучения которых можно менять тип электропроводности.Методология и методы исследования. В качестве методологическойосновы использовали принципы физико-химического взаимодействия в расплавах,образованных при облучении разнородных материалов, баллистического3перемешиванияатомовразличныхэлементовпривоздействиивысокоэнергетических импульсных потоков, теории атомных столкновений привысокоэнергетическом плазменном воздействии.Для исследования структуры и состава поверхности облученных образцов,их физико-механических свойств (оптических, электрических, прочностных,адгезии) использовались следующие методы: цифровая оптическая микроскопия,растровая электронная микроскопия с микрорентгеновской приставкой дляэлементного анализа, спектрофотометрия, рентгеноструктурный анализ, методнепрерывного индентирования (кинетической твердости), четырехзондовый методизмерения вольт-амперных характеристик, методы резерфордовского обратногорассеяния и анализа упруго рассеянных ядер отдачи.Основные положения, выносимые на защиту:1.Развитый метод получения металлических покрытий на диэлектрическихподложках с помощью импульсной высокотемпературной плазмы, генерируемой вустановках типа плазменный фокус, позволяющий совершать одновременноелегирование атомами C, Cu, W, Ti приповерхностных слоев металлических инеметаллических материалов.2.Результаты исследования физико-механических свойств (оптических,электрических, прочностных, адгезии) и структуры покрытий, созданных путемоблучения на установке типа плазменный фокус и отличающихся однороднымраспределением компонентов пленки и подложки в поверхностном слое,получающемся за счет ионного перемешивания компонентов плазмы сматериалом подложки.3.Выявленные закономерности сверхглубокого проникновения дейтерия иперераспределения водорода в конструкционных материалах, облученных приопределенных режимах в установках типа плазменный фокус, и физическиймеханизм обнаруженного явления.4.Метод получения композиционных структур из термодинамическинесмешивающихся элементов, результаты исследования поверхностнойструктуры, физический механизм, объясняющий данное явление.Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работыдокладывались на: XXII, XXIII, XXIV, XXV, XXVI Международныхконференциях «Радиационная физика твердого тела» (г. Севастополь,2012-2016 гг.); 10 и 11 Международных конференциях «Взаимодействиеизлучений с твердым телом» (Беларусь, г. Минск, 2013, 2015 гг.);V и VI Всероссийских молодежных конференциях по фундаментальным иинновационным вопросам современной физики (г. Москва, 2013, 2015 гг.);XLV Международной Тулиновской конференции по физике взаимодействиязаряженных частиц с кристаллами (г.

Москва, 2015 г.); Научно-техническихконференциях студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ НИУ ВШЭи ВШЭ (г. Москва, 2012-2016 гг.); XXII Научно-техническом семинаре «Научныематериалы для обычной и атомной промышленности и электрической энергии»(Польша, г. Закопане, 2015 г.); VI Международной конференции с элементаминаучной Школы для молодежи «Функциональные Наноматериалы и Высокочистые Вещества» (г. Суздаль, 2016 г.).4Материалы диссертации были включены в отчетные материалы по проектамФИАН и ИМЕТ, а также по грантам РФФИ № 11-02-00854-а, № 15-02-05995, погрантам президента РФ № НШ-354.2012.2, № НШ-1424.2014.2, по гранту РНФ№ 16-12-10351, по Федеральной целевой программе ГК № 14.516.11.7006.Публикации.

Материалы диссертации опубликованы в 26 печатных работах(в том числе патент на Полезную модель), из них: 3 статьи в научных журналах,входящих в перечень ВАК РФ и включенных в систему цитирования Web ofScience: Science Citation Index Expanded, 1 статья в журнале, входящем в переченьВАК РФ и включенном в системы цитирования Web of Science и Scopus, а также2 препринта, 19 публикаций в сборниках тезисов докладов и материалахконференций. Общий объем 2,86 п. л.Личный вклад автора. В исследованиях, вошедших в диссертацию, авторупринадлежит нахождение оптимальных параметров и условий проведенияэксперимента на установке типа плазменный фокус (ПФ-4, ФИАН); исследованиевсех облученных образцов различными способами, описанными в разделе«Методика эксперимента»; выводы, полученные вследствие анализа полученныхрезультатов исследования морфологии поверхности и физико-механическихсвойств облученных образцов.Автор работы непосредственно участвовал в проведении экспериментов наустановке «Плазменный фокус» ПФ-4 в Физическом институте им.

П.Н. ЛебедеваРАН; принимал участие в разработке приспособлений к ПФ-4 для получения композиционных покрытий; разработал методику получения соединений изтермодинамически несмешиваемых элементов и получил патент на Полезнуюмодель «Приспособление для получения соединений нерастворимых друг в другеметаллов»№ 2016105989 от 20.02.2016; освоил методы резерфордовскогообратного рассеяния и анализа упруго рассеянных ядер отдачи; рассчитал впрограмме SRIM проективные пробеги изотопов водорода в конструкционныематериалы и провел сравнение с экспериментально полученными профилямираспределения элементов в образцах, облученных на ПФ-4.Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав,основных выводов и библиографии.

Общий объем диссертации составляет203 страницы, из них 182 страницы текста, включая 84 рисунка, 12 таблиц.Библиография включает 190 наименований на 21 странице.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность, определены цель и задачиисследования, изложена научная новизна, теоретическая и практическаязначимость работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту,приведены данные по апробации результатов работы.Первая глава носит обзорный характер.

Первый раздел главы посвящен современному состоянию проблемы взаимодействия высокотемпературной плазмы ствердыми телами. Представлены технические характеристики (плотность плазмы,температуры и т. д.) установок типа «Плазменный фокус», литературные данныепо воздействию облучения высокотемпературной плазмой на структуру и свойстваматериалов, в частности, композиционных структур. Во втором разделе главыпредставлен обзор существующих методов нанесения покрытий (термическое5испарение в вакууме, катодное распыление, ионно-плазменное распыление, методвакуумно-дугового осаждения, магнетронное распыление).

В третьем разделеглавы описаны имеющиеся в литературе данные по имитации плазменноговоздействия на материалы первой стенки и дивертора ТЯР, систематизированыисследования по распределению имплантированных изотопов водорода воблучаемых материалах. Отмечается недостаточность литературных данных повоздействию высокотемпературной импульсной плазмы на физико-механическиесвойства композиционных структур, в частности, данных по имитации нештатноговоздействия на материалы (срывов плазмы) в ядерных реакторах типа токамаков.В четвертом разделе рассмотрена проблема получения соединений из компонентов, термодинамически несмешивающихся в твердом состоянии. Такихисследований в литературе почти не было.

На основании анализа литературныхданных сформулирована цель и задачи работы.Вторая глава посвящена описанию использованного оборудования иметодик исследования. Описаны исследованные материалы, параметры и режимыработы установки «Плазменный фокус» ПФ-4, а также методы облученияобразцов и напыления покрытий на ПФ-4(прямое воздействие плазмы наматериалы, напыление пленок скользящим пучком плазмы через щелевуюдиафрагму, напыление пленок через полые трубки, методика облучения сборокобразцов для изучения проникновения и перераспределения в них водорода идейтерия, методика получения соединений нерастворимых друг в друге ни вжидком, ни в твердом состоянии материалов Nb-Cu, W-Cu, W-Ag).