Изменение морфологии и прочностных свойств поверхности ванадия при воздействии ионов гелия и импульсного лазерного излучения

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2023. № 1. С. 67–73.

Боровицкая И. В., Коршунов С. Н., Мансурова А. Н., Бондаренко Г. Г., Гайдар А. И., Матвеев Е. В., Казилин Е. Е.

Исследовано влияние мощного импульсного лазерного излучения, создаваемого в установке
ГОС 1001 в режиме модулированной добротности (плотность мощности потока q = 1.2 × 1012 Вт/м2,
длительность импульса τ0 = 50 нс, число импульсов N = 1–4) в вакууме, на пористую структуру по-
верхности образцов ванадия, сформированную после имплантации ионов гелия (энергия 30 кэВ,
доза 2.0 × 1023 м–2, плотность потока ионов 4.8 × 1018 м–2 · с–1, температура ~500 К), а также на ее
микротвердость, которую определяли двумя способами – по восстановленному отпечатку и мето-
дом кинетического индентирования. Показано, что облучение ионами гелия вызывает упрочнение
ванадия примерно в два раза, а значения микротвердости, определяемые по восстановленному от-
печатку, несколько ниже значений кинетической микротвердости. Установлено, что в обоих случа-
ях в результате разрушения мишеней под влиянием лазерного излучения появляется лунка, окру-
женная бруствером, за которым расположена зона термического влияния. В этой зоне наблюдается
эрозия, вызванная разрушением куполов пузырей-блистеров, заполненных имплантированным ге-
лием и атомами примесей (С, О, N), присутствующими в жидком металле. Установлено, что с уве-
личением количества лазерных импульсов микротвердость в лунке снижается, в то время как узкая
область вокруг нее закаливается, а при дальнейшем удалении от лунки микротвердость приближа-
ется к значениям, соответствующим имплантированному ионами гелия ванадию.

Ключевые слова: vanadium, ванадий, ионы гелия, helium ions, импульсное лазерное излучение, pulse laser radiation