EFFECT OF Ar+, C+, N+ IONS IRRADIATION ON THE SURFACE PROPERTIES OF V—Ga ALLOYS

Abstract

Исследованы сплавы ванадия V-5Ga-6Cr и V-5Ga-0,05Cе, облучённые ионами Ar + , C + и N + с энергией 20 кэВ. Эф-фект облучения ионами Ar + и N + состоит в упрочнении поверхностных слоёв образцов, толщина которых превышает зна-чение проективного пробега этих ионов (16,4 и 32,8 нм соответственно) в ванадии более, чем на два порядка величины. Экспериментально определённая глубина проникновения ионов аргона не превышает 70 нм. Облуч ённая ионами Ar + сто-рона образца имеет преимущественную ориентацию кристаллитов по плоскостям (200) и (211), тогда как необлучённый образец -по плоскости (110). Параметр решётки облучённого образца не изменяется по сравнению с параметром исход-ного образца. Обсуждаются возможные механизмы формирования глубоких модифицированных слоёв в процессе ионной бомбардировки. ВВЕДЕНИЕВ настоящее время установлено, что материалы с низкой наведенной радиационной активностью являются наиболее перспективными материалами для будущих термоядерных реакторов. К этим мате-риалам относятся ферритно-мартенситные стали, ванадиевые сплавы и композиты типа SiC f /SiC [1,2].Однако для ряда концептуальных проектов этих реакторов, базирующихся на комплексном ис-пользовании Li в качестве теплоносителя и для воспроизводства трития (например, для реактора DEMO), основным конструкционным материалом считаются ванадиевые сплавы. И хотя среди них сплав V-4Ti-5Cr представляет наибольший интерес, рассматриваются также другие композиции ванадиевых сплавов, в частности, сплавы системы V-Ga [3,4].Наряду с разработкой и исследованиями новых материалов для термоядерной энергетики актуаль-ной является также проблема их обработки ионными пучками и плазмой с целью модификации поверх-ностных и объёмных свойств. Так, проницаемость трития через образцы Ti толщиной ~1 мм, облучён-ные ионами азота, уменьшилась в 7 раз по сравнению с проницаемостью необлучённых образцов [5], а имплантация ионов N + , C + и В + в титановый сплав ВТ-18У позволила увеличить предел усталости на 33% и циклической долговечности в ~20 раз [6]. В связи с этим в данной работе проведены исследования влияния облучения ионами Ar + , N + и C + на свойства сплавов ванадия системы V-Ga. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАДля выплавки сплавов использовали алютермический ванадий марки ВНМ-1, электролитический Cr, йодидный Ti, высокочистые Ga, иттрий (Y) и цирконий (Zr). Сплавы выплавлялись в дуговой печи с нерасходуемым электродом в атмосфере химически чистого аргона. Состав и механические свойства исходных образцов приведены в табл. 1.