4_2022_s_6

Название статьи РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ МНОГОСЛОЙНЫХ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ПОКРЫТИЙ нк-ZrN/a-ZrCu, ОБЛУЧЕННЫХ ИОНАМИ ГЕЛИЯ
Авторы

В.В. УГЛОВ, д-р физ.-мат. наук, проф., заведующий кафедрой физики твердого тела, Белорусский государственный университет, г. Минск, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

С.В. ЗЛОЦКИЙ, канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник кафедры физики твердого тела, Белорусский государственный университет, г. Минск, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

В.И. ЖОРНИК, д-р техн. наук, проф., начальник отделения технологий машиностроения и металлургии — заведующий лабораторией наноструктурных и сверхтвердых материалов, Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси, г. Минск, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

И.С. ВЕРЕМЕЙ, техник лаборатории наноструктурных и сверхтвердых материалов, Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси, г. Минск, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

И.А. СОЛОДУХИН, канд. физ.-мат. наук, доц., доцент кафедры физики твердого тела, Белорусский государственный университет, г. Минск, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
В рубрике МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ
Год 2022
Номер журнала 4(61)
Страницы 53–60
Тип статьи Научная статья
Индекс УДК 544.022.51
Идентификатор DOI https://doi.org/10.46864/1995-0470-2022-4-61-53-60
Аннотация Представлены результаты радиационной эрозии поверхности и эволюции напряжений многослойных покрытий, состоящих из керамических слоев ZrN и металлического стекла (Zr-Cu), при ионном He2+ облучении с энергией 40 кэВ и флюенсами от 5·1016 до 1,1·1018 см−2. Многослойные покрытия нк-ZrN/а-Zr1−хCuх с толщиной элементарного слоя 5 нм/5 нм и 5 нм/10 нм сформированы методом реактивного магнетронного распыления с различным содержанием меди Сu (х = 0,45; 0,53; 0,61 и 0,74). Распыление происходило из мишеней Zr и Cu при температуре подложки T = 300 °С. Поверхность пленок оставалась стабильной вплоть до флюенса 5·1017 см−2. Выявлено, что с повышением флюенса ионов радиационная эрозия поверхности развивается по механизму флекинга. Установлено, что увеличение толщины аморфного слоя и содержания Сu повышают стойкость к облучению (критический флюенс увеличивается от 5·1017 до 8·1017 см−2). Облучение ионами гелия He приводит к снижению уровня сжимающих напряжений. Снижение уровня напряжений в многослойных пленках связано с эффектами изменения микроструктуры слоев (искривление формы) при дозе 2·1017 см−2 и радиационной эрозии при дозе 8·1017 см−2.
Ключевые слова многослойные пленки, магнетронное распыление, облучение ионами гелия, напряжения, аморфные слои, флекинг
  Полный текст статьи Вам доступен
Список цитируемой литературы
  1. Kurata, M. Research and development methodology for practical use of accident tolerant fuel in light water reactors / M. Kurata // Nucl. Eng. Technol. — 2016. — No. 48, iss. 1. — Pp. 26–32. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.net.2015.12.004.
  2. Improved irradiation tolerance of reactive gas pulse sputtered TiN coatings with a hybrid architecture of multilayered and compositionally graded structures / W. Liang [et al.] // J. Nucl. Mater. — 2018. — Vol. 501. — Pp. 388–397. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2017.10.068.
  3. Investigation of radiation resistance of AlN ceramics / K. Dukenbayev [et al.] // Vacuum. — 2019. — Vol. 159. — Pp. 144–151. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2018.10.037.
  4. Defect production and accumulation under hydrogen and helium ion irradiation / J. Yu [et al.] // J. Nucl. Mater. — 1997. — Vol. 251. — Pp. 150–156.
  5. Demkowicz, M.J. The role of interface structure in controlling high helium concentrations / M.J. Demkowicz, A. Misra, A. Caro // Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. — 2012. — Vol. 16, iss. 3. — Pp. 101– 108. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.cossms.2011.10.003.
  6. Jiao, Z. The role of irradiated microstructure in the localized deformation of austenitic stainless steels / Z. Jiao, G.S. Was // J. Nucl. Mater. — 2010. — Vol. 407, iss. 1. — Pp. 34–43. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2010.07.006.
  7. Design of Radiation Tolerant Materials Via Interface Engineering / W. Han [et al.] // Adv. Mater. — 2013. — Vol. 25, iss. 48. — Pp. 6975–6979. — DOI: https://doi.org/10.1002/adma.201303400.
  8. Efficient annealing of radiation damage near grain boundaries via interstitial emission / X.M. Bai [et al.] // Science. — 2010. — Vol. 327, iss. 5973. — Pp. 1631–1634. — DOI: https://doi.org/10.1126/science.1183723.
  9. Zhou, X. Enhanced thermal stability of nanograined metals below a critical grain size / X. Zhou, X.Y. Li, K. Lu // Science. — 2018. — Vol. 360, iss. 6338. — Pp. 526–530. — DOI: https://doi.org/10.1126/science.aar6941.
  10. Temperature dependence of the radiation tolerance of nanocrystalline pyrochlores A2Ti2O7 (A = Gd, Ho and Lu) / J. Wen [et al.] // Acta Mate. — 2016. — Vol. 110. — Pp. 175–184. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.03.025.
  11. The effect of helium irradiation on the thermal evolution of the microstructure of nc-ZrN / A.J. Van Vuuren [et al.] // Phys. Status Solidi. — 2016. — Vol. 13, iss. 10–12. — Pp. 886–889. — DOI: https://doi.org/10.1002/pssc.201600027.
  12. Radiation tolerance of Cu/W multilayered nanocomposites / Y. Gao [et al.] // J. Nucl. Mater. — 2011. — Vol. 413, iss. 1. — Pp. 11–15. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2011.03.030.
  13. Chen, E.Y. Irradiation resistance of nanostructured interfaces in Zr–Nb metallic multilayers / E.Y. Chen, C. Deo, R. Dingreville // J. Mater. Res. — 2019. — Vol. 34, iss. 13. — Pp. 2239–2251. — DOI: https://doi.org/10.1557/jmr.2019.42.
  14. Size-dependent radiation tolerance in ion irradiated TiN/AlN nanolayer films / I. Kim [et al.] // J. Nucl. Mater. — 2013. — Vol. 441, iss. 1–3. — Pp. 47–53. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2013.05.035.
  15. Enhanced irradiation tolerance in nitride multilayered nanofilms with small period-thicknesses / M. Hong [et al.] // Appl. Phys. Lett. — 2012. — Vol. 101, iss. 15. — Pp. 1–5. — DOI: https://doi.org/10.1063/1.4759004.
  16. Surface blistering in ZrSiN nanocomposite films irradiated with He ions / V.V. Uglov [et al.] // Surf. Coat. Techn. — 2020. — Vol. 394, no. 125654. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125654.
  17. Ion irradiation tolerance of Ti-Si-N nanocomposite coating / Q. Wan [et al.] // Surf. Coat. Technol. — 2016. — Vol. 305. — Pp. 165–169. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2016.08.044.
  18. In-situ observation of radiation damage in nano-structured amorphous SiOC/crystalline Fe composite / Q. Su [et al.] // Scripta Materialia. — 2016. — Vol. 113. — Pp. 79–83. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2015.10.009.
  19. Interactions of ions with matter [Electronic recource]. — Mode of access: http://www.srim.org. — Date of access: 20.09.2022.
  20. Blistering in Helium-Ion-Irradiated Zirconium, Aluminum, and Chromium Nitride Films / V.V. Uglov [et al.] // Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. — 2020. — Vol. 14. — Pp. 359–365. — DOI: https://doi.org/10.1134/S1027451020020524.
  21. The radiation damage tolerance of ultra-high strength nanolayered composites / A. Misra [et al.] // JOM — 2007. — Vol. 59, iss. 9. — Pp. 62–65. — DOI: https://doi.org/10.1007/s11837-007-0120-6.
  22. On the elastic modulus and hardness of co-sputtered Zr–Cu–(N) thin metal glass films / P. Coddet [et al.] // Surf. Coat. Technol. — 2012. — Vol. 206, iss. 17. — Pp. 3567–3571. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2012.02.036.
  23. Surface erosion in nc-ZrN/a-ZrCu multilayer films after He irradiation / V.V. Uglov [et al.] // Surface & Coatings Technology. — 2022. — Vol. 442(9), no. 128547. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2022.128547.
  24. Goldstein, Н. Classical Mechanics / Н. Goldstein. — Reading МА: Addison-Wesley, 1959. — 638 p.