Pesquisadores revelam evolução da nanodureza e microestrutura do revestimento de nitreto sob irradiação

Figura 1. Os valores de nanodureza dos revestimentos de TiAlN antes e após a irradiação. Crédito:TAI Pengfei

Pesquisadores do Instituto de Física Moderna (IMP) da Academia Chinesa de Ciências obtiveram novos resultados sobre a nanodureza e a evolução da microestrutura do revestimento nanoestruturado de titânio-alumínio-nitreto (TiAlN) sob irradiação. Os resultados foram publicados na Surface &Coatings Technology.
Materiais de revestimento de nitretos de metais de transição, especialmente revestimentos de nitreto de titânio (TiN), apresentam alta dureza, inércia química, excelente resistência ao desgaste e à corrosão. Essas propriedades permitem que eles sirvam como revestimentos protetores superiores em materiais de estrutura de reator nuclear. No entanto, o ambiente de radiação extrema em reatores nucleares pode alterar suas propriedades e degradar seu desempenho. Assim, é essencial realizar pesquisas sobre a resposta à radiação dos materiais de revestimento.

Pesquisadores do IMP estudaram as mudanças induzidas por radiação nas propriedades dos materiais de revestimento à base de TiN. Eles selecionaram o TiAlN como um material modelo de isoestrutura para investigar a nanodureza induzida por irradiação e a evolução da microestrutura, e a relação entre eles.

No experimento, os revestimentos foram depositados no substrato WFeNi através do método de chapeamento de íons de arco catódico, e os tamanhos médios de grão dos revestimentos depositados foram de cerca de 10 nm. Os experimentos de irradiação de íons nitreto (N) dos revestimentos de TiAlN obtidos foram realizados na plataforma de pesquisa multidisciplinar de 320 kV com várias temperaturas e fluências.

Figura 2. Imagens de microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução do revestimento como depositado (a), RT-2E16 (b) RT-4E16 (c), 300 oC-4E16 (d), 500 oC-4E16 (e) amostras de revestimento. Crédito:TAI Pengfei

Segundo os pesquisadores, não há amorfização ou transformação de fase observada em cada uma das amostras irradiadas, mesmo sob o nível de dano de 10 dpa em temperatura ambiente e temperaturas mais altas, indicando que o revestimento de TiAlN preparado tem uma boa resistência à irradiação.

Além disso, eles observaram efeitos significativos de amolecimento induzido por radiação (RIS) em todas as amostras irradiadas. Os efeitos RIS foram amplificados em amostras irradiadas em temperatura ambiente em comparação com as amostras irradiadas em alta temperatura. Os pesquisadores observaram um grande número de bolhas de N em todas as amostras irradiadas e descobriram que as bolhas de N localizadas ao longo dos limites dos grãos deveriam ser responsáveis pelos efeitos RIS no revestimento de TiAlN nanoestruturado. + Explorar mais