Cratering Behavior in Single - and Poly-Crystalline Copper Irradiated by an Intense Pulsed Ion Beam

دسته بندی: مهندسی مکانیک
ویرایش:  
نویسندگان: Wood B.P.,  Perry A.J.,  Bitteker L.J.,  Waganaar W.J.  
سری:  
 
ناشر:  
سال نشر:  
تعداد صفحات: 8 
زبان: English 
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود) 
حجم فایل: 2 مگابایت 

قیمت کتاب (تومان) : 42,000

آزمایشگاه ملی لوس آلاموس LA-UR-98-1794. فرم شماره 836 R5 ST 2629 10/91. 8P. وقتی با پرتوهای یونی پالسی شدید (IPIB) درمان می‌شوند، بسیاری از مواد مقاومت به سایش، عمر خستگی و سختی بیشتری از خود نشان می‌دهند. با این حال، این درمان اغلب منجر به ایجاد دهانه و زبری سطح می شود. در این کار، نمونه‌های مس تک بلور و پلی کریستال با خلوص بالا با پالس‌هایی از IPIB تابش شدند تا مشخص شود که آیا این دهانه به دلیل (1) محتوای آلیاژ حجیم، (2) ضربه بقایای آند، یا (3) ساختار دانه است یا خیر. نمونه ها با 1، 2، 5، و 10 شات با میانگین جریان انرژی در هر شات 2 J/cm2 و 5 J/cm2 درمان شدند. مدت زمان شات‌ها حدود 400 نانو ثانیه بود و شامل مخلوطی از یون‌های کربن، هیدروژن و اکسیژن در 300 کیلو ولت بود. مشخص شد که مس تک کریستالی به مراتب کمتر از مس پلی کریستالی در جریان انرژی کمتر دهانه دارد. در جریان انرژی بالاتر، دهانه با اشکال دیگر آسیب سطحی جایگزین شد و مس تک کریستال در کل آسیب کمتری متحمل شد اما بیشترین تعداد شلیک را داشت. بقایای مذاب از آند لوسیت (منبع یون) برداشته شد و با هر بار شلیک مجدد بر روی نمونه ها رسوب کرد. از این، نتیجه می‌گیریم که نه محتوای آلیاژ حجیم و نه تاثیر بقایای آند باعث ایجاد دهانه نمی‌شوند. ساختار دانه بر دهانه ها تأثیر می گذارد، اگرچه مکانیسم این امر در این مطالعه مشخص نشده است.

Los Alamos National Laboratory. LA-UR-98-1794. Form No. 836 R5 ST 2629 10/91. 8P. When treated with intense pulsed ion beams (IPIB), many materials exhibit increased wear resistance, fatigue life, and hardness. However, this treatment often results in cratering and roughening of the surface. In this work, high purity single crystal and polycrystalline copper samples were irradiated with pulses from an IPIB to determine whether this cratering is due to (1) bulk alloy content, (2) impact of anode debris, or (3) grain structure. Samples were treated with 1, 2, 5, and 10 shots at an average energy fluence per shot of 2 J/cm2 and 5 J/cm2 . Shots were about 400 ns in duration and consisted of a mixture of carbon, hydrogen, and oxygen ions at 300 keV. It was found that the single crystal copper cratered far less than the polycrystalline copper at the lower energy fluence. At the higher energy fluence, cratering was replaced by other forms of surface damage, and the single crystal copper sustained less damage at all but the largest number of shots. Molten debris from the Lucite anode (the ion source) was removed and redeposited on the samples with each shot. From this, we conclude that neither bulk alloy content nor anode debris impact cause cratering. Grain structure affects cratering, although the mechanism for this is not determined in this study.