Forskere afslører nano-hårdhed og mikrostrukturudvikling af nitridbelægning under bestråling

Forskere fra Institute of Modern Physics (IMP) fra det kinesiske videnskabsakademi har opnået nye resultater om nano-hårdhed og mikrostrukturudvikling af nanostruktureret titanium-aluminium-nitrid (TiAlN) belægning under bestråling. Resultaterne blev offentliggjort i Surface &Coatings Technology.

Overgangsmetalnitridbelægningsmaterialer, især titaniumnitrid (TiN) belægninger, udviser høj hårdhed, kemi inerthed, fremragende slid- og korrosionsbestandighed. Disse egenskaber gør dem i stand til at tjene som overlegne beskyttende belægninger på atomreaktorstrukturmaterialer. Imidlertid kan det ekstreme strålingsmiljø i atomreaktorer ændre deres egenskaber og forringe deres ydeevne. Det er således væsentligt at udføre forskning i belægningsmaterialernes strålingsrespons.

Forskere ved IMP har undersøgt de strålingsinducerede ændringer i egenskaberne af TiN-baserede belægningsmaterialer. De valgte TiAlN som et isostrukturmodelmateriale for at undersøge den bestrålingsinducerede nano-hårdhed og mikrostrukturudvikling og forholdet mellem dem.

I eksperimentet blev belægningerne aflejret på WFeNi-substrat via den katodiske lysbue-ion-pletteringsmetode, og de gennemsnitlige kornstørrelser af belægninger som aflejret var omkring 10 nm. Nitrid (N) ionbestrålingseksperimenterne af de opnåede TiAlN-belægninger blev udført på 320 kV multi-disciplin forskningsplatform med forskellige temperaturer og fluenser.

Ifølge forskerne er der ingen amorfisering eller fasetransformation observeret i hver af de bestrålede prøver, selv under skadesniveauet på 10 dpa ved stuetemperatur og højere temperaturer, hvilket indikerer, at den forberedte TiAlN-belægning har en god strålingsmodstand.

Desuden observerede de signifikante strålingsinducerede blødgøringseffekter (RIS) i alle de bestrålede prøver. RIS-effekterne blev forstærket i prøver bestrålet ved stuetemperatur sammenlignet med prøverne bestrålet ved høj temperatur. Forskerne observerede et stort antal N-bobler i alle bestrålede prøver og fandt ud af, at N-boblerne placeret langs korngrænser burde være ansvarlige for RIS-effekter i nanostruktureret TiAlN-belægning. + Udforsk yderligere

Undersøgelse bekræfter høj strålingsmodstand af højentropi carbid keramik