Описание

Плазменный ускоритель КСПУ П-12х2 предназначен для генерации высокоэнергетических компрессионных плазменных потоков для эффективной модификации поверхностных свойств материалов, недоступной для других методов, решения ряда задач управляемого термоядерного синтеза (заполнение магнитных ловушек, проблема первой стенки термоядерного реактора и др.), а также для создания плазменных двигателей космического назначения. 



Технические характеристики: 

• Вкладываемая в разряд энергия 32 кДж
• Скорость плазменного потока 50–150 км/с
• Температура электронов плазмы 3–15 эВ 
• Концентрация электронов плазмы 1016 – 5∙1017 см–3
• Время существования плазмы ~150 мкс

В кооперации с кафедрой физики твердого тела и полупроводников физического факультета Белгосуниверситета (материаловедческие исследования) развиваются технологии модификации поверхностных свойств металлов – поверхностная плазменная металлургия.

Материаловедческие исследования фиксируют следующие изменения:

В образцах конструкционных сталей:

• формирование глубокого (до 50 мкм) модифицированного слоя 
• увеличение концентрации внедренного азота и синтез упрочняющих нитридов легирующих металлов 
• увеличение микротвердости в 1,5 – 2,5 раза
•  уменьшение коэффициента трения поверхности до 4,5 раз

В образцах титана: 

• увеличение концентрации внедренного азота и синтез упрочняющих нитридов легирующих металлов 
• увеличением легированного слоя хрома, молибдена, никеля и циркония с глубиной 15 – 20 мкм
• увеличением твердости в 1,5 – 2,5 раза 
• уменьшением коэффициента трения до 4,5 раз

В образцах кремния: 

• синтез регулярных объемных структуры диаметром 100 - 700 нм и длиной до 500 мкм
• синтез в течение одного разряда (~100 мкс) поверхностных объемных субмикронных структур и покрывающих их наноструктурированных металлических кластеров (сферические образования диаметром 50-200 нм, состоящие из наночастиц размером 10-30 нм).
• формирование легированного приповерхностного слоя (до 7 мкм), содержащего силициды легирующих элементов

При увеличении плотности мощности компрессионного потока и числа импульсов воздействия увеличивается степень однородности распределения легирующих элементов и их силицидных фаз в модифицированном слое.

СОСТОЯНИЕ РАЗРАБОТКИ
Совокупность параметров плазмы компрессионных потоков, генерируемых     КСПУ П-12х2, недостижима для других существующих в настоящее время плазмодинамических систем.
Создана экспериментальная база для поверхностной плазменной металлургии. Магнитоплазменный компрессор генерирует высокоэнергетические компрессионные плазменные потоки, по совокупности параметров, определяющих возможности методов модификации поверхностных слоев материалов, превосходящие все существующие на сегодняшний день типы плазменных ускорителей.

СВЕДЕНИЯ О ПАТЕНТАХ
Патенты РБ:  №16907 от 2013.02.28; № 21249 от 2017.08.30; 21829 от 2018.04.30; № 21914 от 2018.06.30; № 22177 от 2018.10.30. Патент РФ на изобретение № 2464335  от 2012.10.20.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ О СОТРУДНИЧЕСТВЕ
Проведение совместных НИОК(Т)Р. Модификация поверхностных свойств материалов на договорной основе. Научно-техническое сопровождение работ.