Разработка радиационно стойких наноструктурированных кремнесодержащих нитридных покрытий для защиты ТВЭлов ядерных энергетических установок : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель В. В. Углов

Abstract

Объектами исследования служили покрытия на основе TiSiN, ZrSiN, CrSiN и AlSiN. Целью работы являлось формирование радиационно стойких наноструктурированных кремнийсодержащих нитридных покрытий и исследование влияния толщины слоев на радиационную стойкость покрытий. Основные методы исследования: рентгеноспектральный микроанализ, резерфордовское образное рассеяние, рентгеноструктурный анализ, сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия, атомно-силовая микроскопия. В результате исследований методом магнетронного распыления сформированы нанокомпозитные и многослойные наноструктурированных кремнийсодержащие нитридные покрытия. Получены данные по структурно-фазовому состоянию покрытий. Выявлено формирование нанокомпозитной (зерна нитридов металлов, окруженные аморфной прослойкой Si3N4) и многослойной (чередующиеся слои кристаллических нитридов металлов и аморфного слоя Si3N4) структуры. Установлено повышение радиационной стойкости нанокомпозитных покрытий с ростом концентрации Si в них при облучении ионами He (30 кэВ, 8 * 10(16) см(-2)) и последующим вакуумным отжиге при 600 °С. Установлены оптимальные значения толщин кристаллических и аморфных слоев, обеспечивающие повышение радиационной стойкости многослойного покрытия. Выявлены повышение радиационной стойкости многослойных покрытий, облученных ионами гелия (40 кэВ, доза до 1,1·1018 см(-2)), по сравнению с мононитридными покрытиями, а также уменьшение степени радиационной эрозии с уменьшением толщины кристаллических и увеличением толщины аморфных слоев.