Структурное подавление блистерообразования на поверхности вольфрама при имплантации He+ с энергией 30 кэВ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Исследовано влияние ультрамелкозернистой структуры вольфрама и конусообразной морфологии поверхности образца на образование блистеров при облучении ионами He+ с энергией 30 кэВ. В сравнительных экспериментах использовали ультрамелкозернистые и мелкозернистые образцы со средним размером зерен, соответственно, 300 нм и 7 мкм, с гладкой и конусообразной морфологией поверхности. Образцы вольфрама с ультрамелкозернистой структурой получили с помощью интенсивной пластической деформации, конусообразную морфологию поверхности — путем высокодозного облучения ионами Ar+ с энергией 30 кэВ. Установлено, что блистеры при облучении ионами гелия с флуенсом 1018 ион/см2 образуются как на мелкозернистых, так и на ультрамелкозернистых образцах. На мелкозернистых образцах часть блистеров была с удаленными крышками, в то время как на ультрамелкозернистых образцах все блистеры были целыми. Толщина крышек, диаметр блистеров зависит от размера зерен. Обнаружено, что конусообразная морфология поверхности ультрамелкозернистого вольфрама подавляет образование блистеров.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Р. Х. Хисамов

Институт проблем сверхпластичности металлов РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: r.khisamov@mail.ru
Россия, Уфа

Н. Н. Андрианова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, НИИЯФ им. Д.В. Скобельцына; Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет)

Email: r.khisamov@mail.ru
Россия, Москва; Москва

А. М. Борисов

Институт проблем сверхпластичности металлов РАН; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, НИИЯФ им. Д.В. Скобельцына; Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет)

Email: r.khisamov@mail.ru
Россия, Уфа; Москва; Москва

М. А. Овчинников

Институт проблем сверхпластичности металлов РАН; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, НИИЯФ им. Д.В. Скобельцына

Email: r.khisamov@mail.ru
Россия, Уфа; Москва

И. И. Мусабиров

Институт проблем сверхпластичности металлов РАН

Email: r.khisamov@mail.ru
Россия, Уфа

Р. Р. Тимиряев

Институт проблем сверхпластичности металлов РАН

Email: r.khisamov@mail.ru
Россия, Уфа

Р. Р. Мулюков

Институт проблем сверхпластичности металлов РАН

Email: r.khisamov@mail.ru
Россия, Уфа

Список литературы

  1. Pitts R.A., Bonnin X., Escourbiac F., Frerichs H., Gunn J.P., Hirai T., Kukushkin A.S., Kaveeva E., Miller M.A., Moulton D., Rozhansky V., Senichenkov I., Sytova E., Schmitz O., Stangeby P.C., De Temmerman G., Veselova I., Wiesen S. // Nucl. Mater. Energy. 2019. V. 20. P. 100696. https://doi.org/10.1016/j.nme.2019.100696
  2. Martynenko Y.V., Nagel M.Y. // Plasma Phys. Rep. 2012. V. 38. P. 996. https://doi.org/10.1134/S1063780X12110074
  3. Kajita S., Kawaguchi S., Ohno N., Yoshida N. // Sci. Rep. 2018. V. 8. P. 56. https://doi.org/10.1038/s41598-017-18476-7
  4. Budaev V.P., Fedorovich S.D., Dedov A.V., Karpov A.V., Martynenko Y.V., Kavyrshin D.I., Gubkin M.K., Lukashevsky M.V., Lazukin A.V., Zakharenkov A.V., Sliva A.P., Marchenkov A.Y., Budaeva M.V., Tran Q.V., Rogozin K.A., Konkov A.A., Vasilyev G.B., Burmistrov D.A., Belousov S.V. // Plasma Discharge. Fusion Science and Technology. 2023. V. 79. Iss. 4. P. 404. https://doi.org/10.1080/15361055.2022.2118471
  5. Harutyunyan Z.R., Ogorodnikova O.V., Aksenova A.S., Gasparyan Y.M., Efimov V.S., Kharkov M.M., Kaziev A.V., Volkov N.V. // J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron Neutron Tech. 2020. V. 14. № 6. P. 1248. https://doi.org/10.1134/S1027451020060245
  6. Mulyukov R.R. // J. Vac. Sci. Technol. B. 2006. V. 24. P. 1061. https://doi.org/10.1116/1.2174024
  7. Wu Y-C., Hou Q-Q., Luo L-M., Zan X., Zhu X-Y., Li P., Xu Q., Cheng J-G., Luo G-N., Chen J-L. // J. Alloys Compd. 2019. V. 779. P. 926. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.11.279
  8. Efe M., El-Atwani O., Guo Y, Klenosky D.R. // Scr. Mater. 2014. V. 70. P. 31. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2013.08.013
  9. El-Atwani O., Hattar K., Hinks J.A., Greaves G., Harilal S.S., Hassanein A. // J. Nucl. Mater. 2015. V. 458. P. 216. http://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2014.12.095
  10. Chen Z., Niu L-L., Wang Z., Tian L., Kecskes L, Zhu K., Wei Q. // Acta Mater. 2018. V. 147. P. 100. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2018.01.015
  11. Wurmshuber M., Doppermann S., Wurster S., Jakob S., Balooch M., Alfreider M., Schmuck K., Bodlos R., Romaner L., Hosemann P., Clemens H., Maier-Kiener V., Kiener D. // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2023. V. 111. 106125. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2023.106125
  12. Qian W., Wei R., Zhang M., Chen P., Wang L., Liu X., Chen J., Ni W., Zheng P. // Mater. Lett. A. 2022. V. 308. P. 130921. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2021.130921
  13. Cuomo J.J., Ziegler J.F., Woodall J.M. // Appl. Phys. Lett. 1975. V. 26. P. 557.
  14. Auciello O. // J. Vacuum Sci. Technol. 1981. V. 19. P. 841. http://doi.org/10.1116/1.571224
  15. Qin W., Ren F., Doerner R.P., Wei G., Lv Y., Chang S., Tang M., Deng H., Jiang C., Wang Y. // Acta Mater. 2018. V. 153. P. 147. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2018.04.048
  16. Zhang Y., Ganeev A.V., Wang J.T., Liu J.Q., Alexandrov I.V. // Mater. Sci. Eng. A. 2009. V. 503. P. 37. https://doi.org/10.1016/j.msea.2008.07.074
  17. Yusupova N.R., Krylova K.A., Mulyukov R.R. // Lett. Mater. 2023. V. 13. Iss. 3. P. 255. https://doi.org/10.22226/2410-3535-2023-3-255-259
  18. Mulyukov R.R., Khisamov R.K., Borisov A.M., Baimiev A.Kh., Ovchinnikov M.A., Timiryaev R.R., Vladimirova A.A. // Lett. Mater. 2023. V. 13. Iss. 4s. P. 444. https://doi.org/10.22226/2410-3535-2023-4-373-376
  19. Danilenko V.N., Parkhimovich N.Y., Kiekkuzhina L.U., Gunderov D.V. // Lett. Mater. 2023. V. 13. Iss. 4. P. 373. https://doi.org/10.22226/2410-3535-2023-4-444-449
  20. Li P., Sun D-Z., Wang X., Xue K.-M., Hua R., Wu Y.-C. // Trans. Nonferrous Metals Society of China. 2018. V. 28. Iss. 3. P. 461. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(18)64679-5
  21. Xue K., Guo Y., Zhou Y., Xu B., Li P. // Int. J. Refr. Met. Hard Mater. 2021. V. 94. P. 105377. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2020.105377
  22. Khisamov R.K., Andrianova A.A., Borisov A.M., Ovchinnikov M.A., Timiryaev R.R., Musabirov I.I., Mulyukov R.R. // Phys. Atomic Nuclei. 2023. V. 86. № 10. P. 2198. https://doi.org/10.1134/S1063778823100228
  23. Mashkova E.S., Molchanov V.A. Medium-Energy Ion Reflection from Solids. Amsterdam: North-Holland, 1985. 444 p.
  24. Khisamov R.K., Andrianova A.A., Borisov A.M., Ovchinnikov M.A., Musabirov I.I., Timiryaev R.R., Mulyukov R.R. // Phys. Atomic Nuclei. 2024. V. 87. № 9. P. 1. https://doi.org/10.1134/S1063778824090151
  25. Andrianova N.N., Borisov A.M., Ovchinnikov M.A., Khisamov R.K, Mulyukov R.R. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2024. V. 88. P. 478. https://doi.org/10.1134/S1062873823706141
  26. Xiao S., Ma Y., Tian L., Li M., Qi C., Wang B. // Nucl. Mater. Energy. 2020. V. 23. P. 100746. https://doi.org/10.1016/j.nme.2020.100746
  27. Zhang M., Zhao J., Meng X., Chen Z., Wang Q., Guan X. Wang T. // J. Nucl. Sci. Tech. 2021. V. 58: Iss. 10. P. 1071. https://doi.org/10.1080/00223131.2021.1911872
  28. Guseva M.I., Martynenko Y.V. // Sov. Phys. Usp. 1981. V. 24. P. 996. https://doi.org/10.1070/PU1981v024n12ABEH004758
  29. Behrisch R., Eckstein W. Sputtering by Particle Bombardment. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2007. 509 p. https://doi.org/10.1007/978-3-540-44502-9
  30. Fan C., Pan S., Hu X., He B., Huang M. // Acta Materialia. 2023. V. 254. P. 118993. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.118993
  31. EerNisse E.P., Picraux S.T. // J. Appl. Phys. 1977. V. 48. P. 9. https://doi.org/10.1063/1.323332
  32. Wei Q., Zhang H.T., Schuster B.E., Ramesh K.T., Valiev R.Z., Kecskes L.J., Dowding R.J., Magness L., Cho K. // Acta Materialia. 2006. V. 54. P. 4079. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2006.05.005
  33. Xu A., Wei T., Short K., Palmer T., Ionescu M., Bhattacharyya D., Smith G.D.W., Armstrong D.E. J. // J. Mater Sci. 2023. V. 58. P. 10501. https://doi.org/10.1007/s10853-023-08647-5
  34. Allen F.I., Hosemann P., Balooch M. // Scripta Mater. 2020. V. 178. P. 256. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2019.11.039
  35. Guseva М.I., Ivanov S.М., Martynenko Y.V. // J. Nucl. Mater. 1981. V. 96. P. 208. https://doi.org/10.1016/0022-3115(81)90235-X

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. РЭМ-изображения, полученные в режиме детектирования обратно-отраженных электронов, морфологии исходного (слиток) (а); ультрамелкозернистого (б); мелкозернистого (в) образцов вольфрама.

Скачать (61KB)
Метаданные
3. Рис. 2. РЭМ-изображения, полученные в режиме детектирования вторичных электронов, поверхности мелкозернистого (а) и ультрамелкозернистого (б, в) образцов вольфрама после облучения ионами He+.

Скачать (58KB)
Метаданные
4. Рис. 3. РЭМ-изображения, полученные в режиме детектирования вторичных электронов, приповерхностного слоя мелкозернистого (а) и ультрамелкозернистого (б) образцов вольфрама, облученного ионами He+.

Скачать (26KB)
Метаданные
5. Рис. 4. РЭМ-изображения, полученные в режиме детектирования вторичных электронов под углом 45°: мелкозернистого (а) и ультрамелкозернистого (б) образцов вольфрама после облучения ионами Ar+.

Скачать (72KB)
Метаданные
6. Рис. 5. РЭМ-изображения, полученные под углом 45°: мелкозернистого (а, б) и ультрамелкозернистого (в, г) образцов вольфрама после предварительного облучения Ar+ и последующего облучения He+.

Скачать (107KB)
Метаданные

© Институт физики твердого тела РАН, Российская академия наук, 2025