Figura 1. I valori di nanodurezza dei rivestimenti TiAlN prima e dopo l'irradiazione. Credito:TAI Pengfei
I ricercatori dell'Istituto di fisica moderna (IMP) dell'Accademia cinese delle scienze hanno ottenuto nuovi risultati sull'evoluzione della nanodurezza e della microstruttura del rivestimento nanostrutturato di nitruro di titanio e alluminio (TiAlN) sotto irraggiamento. I risultati sono stati pubblicati in Surface &Coatings Technology.
I materiali di rivestimento in nitruri di metalli di transizione, in particolare i rivestimenti in nitruro di titanio (TiN), presentano elevata durezza, inerzia chimica, eccellente resistenza all'usura e alla corrosione. Queste proprietà consentono loro di fungere da rivestimenti protettivi superiori sui materiali della struttura del reattore nucleare. Tuttavia, l'ambiente di radiazione estrema nei reattori nucleari può modificarne le proprietà e degradarne le prestazioni. Pertanto, è essenziale condurre ricerche sulla risposta alle radiazioni dei materiali di rivestimento.
I ricercatori dell'IMP hanno studiato i cambiamenti indotti dalle radiazioni nelle proprietà dei materiali di rivestimento a base di TiN. Hanno selezionato TiAlN come materiale modello di isostruttura per studiare l'evoluzione della nanodurezza e della microstruttura indotta dall'irradiazione e la relazione tra di esse.
Nell'esperimento, i rivestimenti sono stati depositati sul substrato di WFeNi tramite il metodo di placcatura ionica ad arco catodico e le dimensioni medie dei grani dei rivestimenti depositati erano di circa 10 nm. Gli esperimenti di irradiazione ionica di nitruro (N) dei rivestimenti TiAlN ottenuti sono stati eseguiti presso la piattaforma di ricerca multidisciplinare a 320 kV con varie temperature e fluenze.
Figura 2. Immagini al microscopio elettronico a trasmissione ad alta risoluzione del rivestimento come depositato (a), RT-2E16 (b) RT-4E16 (c), 300 oC-4E16 (d), 500 oC-4E16 (e) campioni di rivestimento. Credito:TAI Pengfei
Secondo i ricercatori, non è stata osservata amorfizzazione o trasformazione di fase in ciascuno dei campioni irradiati, anche al di sotto del livello di danno di 10 dpa a temperatura ambiente e temperature più elevate, indicando che il rivestimento TiAlN preparato ha una buona resistenza all'irradiazione.
Inoltre, hanno osservato significativi effetti di rammollimento indotto dalle radiazioni (RIS) in tutti i campioni irradiati. Gli effetti RIS sono stati amplificati in campioni irradiati a temperatura ambiente rispetto ai campioni irradiati ad alta temperatura. I ricercatori hanno osservato un gran numero di bolle N in tutti i campioni irradiati e hanno scoperto che le bolle N situate lungo i bordi dei grani dovrebbero essere responsabili degli effetti RIS nel rivestimento TiAlN nanostrutturato. + Esplora ulteriormente
