Эффекты наноструктурирования и флекинга покрытий (TiHfZrVNb)N при облучении ионами гелия

Abstract

Впервые исследовано влияние высокофлюенсного ионного облучения наноструктурированных покрытий нитридов высокоэнтропийного сплава (TiHfZrVNb). 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 (TiHfZrVNb)N до и после облучения. По результатам исследований не выявлено существенных структурных или фазовых изменений покрытий после облучения, кроме сильного дробления кристаллитов покрытий до величиы менее 10 нм. Также не выявлено изменений в атомном составе покрытий. Установлено нелинейное влияние флюенса облучения на твердость покрытий. По результатам исследований можно утверждать, что наноструктурированные покрытия (TiHfZrVNb)N являются радиационно-стойкими и перспективны в качестве покрытий на оболочки ТВЭЛов ядерных реакторов = The influence of high-fluence ion irradiation of nanostructured nitride coatings based on a high entropy alloy (TiHfZrVNb) was studied for the first time. The irradiation was carried out by helium ions with an energy of 500 keV, in the fluence range of 5·1016-3·1017 ion/cm2. To simulate the operation processes in a nuclear reactor, thermal annealing of the coatings after ion irradiation was carried out at a temperature of 773 K for 15 minutes. Elemental composition, structure, morphology, as well as strength properties of (TiHfZrVNb)N coatings before and after irradiation were investigated. According to the results of the studies, no significant structural or phase changes in the coatings after irradiation were found, except for the strong crushing of the crystallites of the coatings to a value of less than 10 nm. There were also no changes in the atomic composition of the coatings. The nonlinear influence of the irradiation fluence on the hardness of the coatings was found. Based on the results of the research, it can be asserted that nanostructured coatings (TiHfZrVNb)N are radiation-resistant and promising as coatings for the fuel cell claddings of nuclear reactors