Modification of Ti-Zr-Ni alloys by powerful plasma stream of different gases

Abstract

The effects of irradiation by hydrogen, helium and argon plasma heat loads of 0.4 … 0.6 MJ/m2 on the change of morphology, structure and phase composition of Ti41.5Zr41.5Ni17 alloy are investigated. The initial state of such alloy is characterized by presence of a crystal- approximant 1/1 phase (W-phase) with lattice constant аW = 1.428 ±0.0003 nm, Laves phase (L phase) with the lattice period a = 0.6043 ± 0.0003 nm and an icosahedral quasi-crystalline phase (i-phase) with quasi-crystalline parameter aq= 0.5175 ±0.0003 nm. Plasma irradiation causes formation of the icosahedral quasi-crystalline phase in re-solidified layer with depth up to 100 μm. The substructure parameters: size of the coherence area, the value of micro-strain, phason defect concentration and the value of residual macro-stresses are determined by the plasma parameters.

Исследовано влияние облучения водородными, гелиевыми, аргоновыми плазменными потоками с тепловыми нагрузками 0,4…0,6 MДж/м2 на изменение морфологии, структуры и фазового состава сплава Ti41,5Zr41,5Ni17. Исходное состояние такого сплава характеризуется присутствием фазы кристалла-аппроксиманта 1/1 (W-фазы) с периодом решетки аW = 1,428 ±0,0003 нм, фазы Лавеса (L-фаза) с периодом решётки a = 0,6043±0,0003 нм и икосаэдрической квазикристаллической фазы (i-фаза) с параметром квазикристалличности aq = 0,5175±0,0003 нм. Установлено, что плазменное облучение вызывает в поверхностном слое до 100 мкм формирование квазикристаллической икосаэдрической фазы. Установлено, что параметры субструктуры фазы: размер области когерентности, величина микронапряжений и плотность фазонов, а также уровень остаточных напряжений, определяются параметрами плазменного потока.

Досліджено вплив опромінення водневими, гелієвими, аргонними плазмовими потоками з тепловими навантаженнями 0,4…0,6 MДж/м2 на зміну морфології, структури і фазового складу сплаву Ti41,5Zr41,5Ni17. Початковий стан такого сплаву характеризується присутністю фази кристала-апроксиманта 1/1 (W-фази) з періодом решітки аw = 1,428 ± 0,0003 нм, фази Лавеса (L-фаза) з періодом решітки a = 0,6043 ± 0,0003 нм і ікосаедричної квазікристалічної фази (i-фаза) з параметром квазікристалічності aq = 0,5175 ± 0,0003 нм. Встановлено, що опромінення плазмою викликає в поверхневому шарі до 100 мкм формування квазікристалічної ікосаедричної фази. Показано, що параметри субструктури фази: розмір області когерентності, величина мікронапружень, а також рівень залишкових макронапружень, визначаються параметрами плазми в потоці.