ВЛИЯНИЕ ВЫСОКОФЛЮЕНСНОГО ИОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА СТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОКРЫТИЙ ИЗ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ НИТРИДОВ ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫХ СПЛАВОВ (Ti, Hf, Zr, V, Nb)
Аннотация
Впервые исследовано влияние высокофлюенсного ионного облучения наноструктурированных покрытий на базе высокоэнтропийного соединения (Ti, Hf, Zr, V, Nb)N. Облучение проводилось ионами гелия с энергией 500 кэВ, в диапазоне флюенсов 5 · 1016–3 · 1017 ион/см2. Для моделирования процессов эксплуатации в ядерном реакторе проведен термический отжиг покрытий после ионного облучения при температуре 773 К в течение 15 мин. Исследованы элементный состав, структура, морфология, а также прочностные свойства покрытий (Ti, Hf, Zr, V, Nb)N до и после облучения. По результатам исследований не выявлено существенных структурных или фазовых изменений покритий после облучения, кроме сильного дробления кристаллитов покрытий до величины менее 10 нм. Также не виявлено изменений в атомном составе покрытий. Установлено нелинейное влияние флюенса облучения на твердость покрытий. По результатам исследований можно утверждать, что наноструктурированные покрытия (Ti, Hf, Zr, V, Nb)N являються радиационно-стойкими и перспективны в качестве покрытий на оболочки ТВЭЛов ядерных реакторов.
Об авторах
Ф. Ф. КОМАРОВ
НИИ прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко Белорусского государственного университета, Минск
Беларусь
член-корреспондент
Беларусь
член-корреспондент
С. В. КОНСТАНТИНОВ
НИИ прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко Белорусского государственного университета, Минск
Беларусь
Беларусь
А. Д. ПОГРЕБНЯК
Сумский государственный университет, Сумы
Украина
Украина
Список литературы
1. Микро- и нонакомпозитные защитные покрытия на основе Ti-Al-N/Ni-Cr-B-Si-Fe / А. Д. Погребняк [и др.] // Журн. техн. физики. – 2011. – Т. 81, вып. 7. – С. 124–131.
2. Стехиометрия, фазовый состав и свойства сверхтвердых наноструктурных пленок Ti-Hf-Si-N, полученные с помощью вакуумно-дугового источника в высокочастотном разряде / А. Д. Погребняк [и др.] // Письма в ЖТФ. – 2011. – Т. 37, вып. 13. – С. 90–97.
3. Analysis of local regions near interfaces in nanostructured multicomponent (Ti-Zr-Hf-V-Nb)N coatings produced by the cathodic-arc-vapor-deposition from an arc of an evaporating cathode / R. Krause-Rechberg [et al.] // The Physics of Metals and Metallography. – 2013. – Vol. 114, N 8. – P. 672.
4. Effects of substrate temperature on the structure and mechanical properties of (TiVCrZrHf)N coatings / S.-Ch. Liang [et al.] // Applied Surface Science. – 2011. – Vol. 257. – P. 7709.
5. High-Entropy Alloys – A New Era of Exploitation / J.-W. Yeh [et al.] // Materials Science Forum. – 2007. – Vol. 560. – P. 1–9.
6. Mechanical performance and nanoindenting deformation of (AlCrTaTiZr)NCy multi-component coatings co-sputtered with bias / S.-Y. Lin [et al.] // Surface and Coatings Technology. – 2012. – Vol. 206, N 24. – P. 5096–5102.
7. Li, A. Thermodynamic analysis of the simple microstructure of AlCrFeNiCu high-entropy alloy with multi-principal elements / A. Li, X. Zhang // Acta Metallurgica Sinica. – 2009. – Vol. 22, N 3. – P. 219–224.
8. Шепелевич, В. Г. Структурно-фазовые превращения в металлах / В. Г. Шепелевич. – Минск: БГУ, 2007. – 167 с.
9. Komarov, F. F. Ion Beam Modification of Metals / F. F. Komarov. – New York: Gordon and Breach, 1992. – 249 p.
10. Радиационная стойкость конструкционных материалов атомных реакторов при облучении высокоэнергетическими ионами водорода и гелия / Ф. Ф. Комаров [и др.] // Инженерно-физ. журн. – 2013. – Т. 86, № 6. – С. 1393–1396.
11. Formation and characterization of nanostructured composite coatings based on the TiN phase F. F. Komarov // Acta Physica Polonica A. 2014. Vol. 125, N 6. P. 1292–1295.
12. Komarov, F. F. Formation of nanostructured TiAlN, TiCrN, and TiSiN coatings using reactive magnetron sputtering / F. F. Komarov, S. V. Konstantinov, V. V. Pilko // J. of Friction and Wear. – 2014. – Vol. 35, N 3. – P. 215–223.
13. Русаков, А. А. Рентгенография металлов / А. А. Русаков. – М.: Атомиздат, 1977. – 480 с.
14. Enhanced radiation tolerance in nitride multilayered nanofilms with small period-thicknesses / M. Hong [et al.] // Applied Physics Letters. – 2012. – Vol. 101. – P. 153117.
15. Enhanced radiation tolerance in nanocrystalline MgGa2O4 / T. D. Shen [et al.] // Applied Physics Letters. – 2007. – Vol. 90. – P. 263115.
Рецензия
Просмотров: 852
Послать статью по эл. почте 