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近代物理所氮化物涂层辐照效应研究获进展

来源:近代物理研究所 1359 2022-06-09

  颗粒在线讯:氮化物涂层具有高硬度、高热稳定性,以及优异的抗摩擦磨损、耐腐蚀性能,作为反应堆结构材料表面防护涂层材料展现出应用潜力。然而,堆内强辐射场或影响涂层材料的服役性能。

  近日,中国科学院近代物理研究所核能工程材料室在纳米结构TiAlN涂层辐照效应研究方面取得进展。

  科研人员利用阴极弧离子镀技术在WFeNi合金基体表面制备了平均晶粒度为10nm的TiAlN涂层,并依托近代物理所320kV高电荷态离子综合研究平台开展了涂层的氮离子辐照效应研究。科研人员探究了涂层微观结构随辐照剂量和温度的变化,分析了涂层微观结构变化对其力学性能的影响。

  结果表明,纳米结构的TiAlN涂层具有优异的抗辐照相变和抗辐照非晶化性能。同时,科研人员首次发现了TiAlN涂层中的辐照软化现象,表明辐照软化与辐照剂量和温度密切相关,高温下辐照软化效应显著减弱。根据TiAlN涂层辐照前后微结构的变化,研究揭示了涂层抗辐照性能及其辐照软化机制。这些研究成果为核用涂层材料的研发及应用等方面提供了科学参考。

  相关研究成果发表在Surface & Coatings Technology上。研究工作得到国家自然科学基金、广东省自然科学基金和先进能源科学与技术广东省实验室的支持。

TiAlN涂层辐照前后纳米硬度随着辐照剂量和温度的变化

图1.TiAlN涂层辐照前后纳米硬度随着辐照剂量和温度的变化。(台鹏飞/图)

未辐照(a)RT-2E16(b)RT-4E16(c)300 oC-4E16(d)500 oC-4E16(e)样品的高分辨透射电镜图片

图2.未辐照(a)RT-2E16(b)RT-4E16(c)300 oC-4E16(d)500 oC-4E16(e)样品的高分辨透射电镜图片。(台鹏飞/图)

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