Воздействие импульсных потоков азотной плазмы и ионов азота на структуру и механические свойства ванадия

Металлы. 2018. № 2. С. 54–64.

Боровицкая И. В., Никулин В. Я., Бондаренко Г. Г., Михайлова А. Б., Силин П. В., Гайдар А. И., Парамонова В. В., Перегудова Е. Н.

Проведено исследование влияния мощных импульсных потоков азотной плазмы и ионов азота, генерируемых в установке Плазменный фокус ПФ4 (ФИАН) (плотность потока энергии плазменного импульса от 108 до 1010 Вт/см2) на модификацию поверхностных слоев ванадия. В результате плавления и сверхбыстрой кристаллизации в тонком поверхностном слое образцов формируется мелкоячеистая структура с размером ячеек 100-200 нм. Показано, что существуют режимы облучения, при которых распространение трещин после кристаллизации и охлаждения поверхностного слоя происходит направленно, что ведет к формированию на поверхности блочной микроструктуры с размером блоков несколько десятков микрометров. Толщина оплавленного слоя в образцах составляет 2-4 мкм, при этом трещины распространяются до глубины от 5 до 20 мкм. Проведенная обработка ванадия импульсной азотной плазмой и высокоэнергетическими ионами азота вызывает изменение микротвердости (Hm) поверхностных слоев, при этом Hm растет (до 3 раз) с увеличением количества плазменных импульсов и с увеличением расстояния между образцом и анодом. Повышение Hm коррелирует с измельчением блоков областей когерентного рассеяния (ОКР), ростом величины микродеформации решетки (e) и образованием нитридов ванадия.

Ключевые слова: структура, structure, nitrogen plasma, азотная плазма, vanadium, ванадий