Исследование изменения механических и теплопроводных свойств керамики AlN при облучении тяжелыми ионами
DOI:
https://doi.org/10.26577/RCPh.2022.v80.i1.05Ключевые слова:
нитридная керамика, радиационные дефекты, прочность, теплопроводность, деградацияАннотация
В настоящей работе представлены экспериментальные результаты исследования влияния облучения тяжелыми ионами, такими как, Ar8+, Kr15+ и Xe22+ с энергиями 70, 150 и 230 МэВ соответственно на стабильность механических свойств, в частности, твердости и износостойкости, а также теплопроводность в зависимости от флюенса облучения. Интерес к данной теме исследований обусловлен широкими перспективами использования нитридной керамики в качестве основы конструкционных материалов для ядерной и термоядерной энергетики, подвергающихся воздействию ионизирующих излучений, в частности частиц – осколков деления ядер урана. Сохранение стабильности и неизменности таких показателей, как твердость, стойкость к трещинам, износостойкость и теплопроводность при длительном радиационном воздействии является основной задачей, которая ставится перед новыми видами конструкционных материалов. В ходе наших экспериментов были получены дозовые зависимости изменения прочностных, механических и теплопроводных свойств. Установлено, что снижение теплопроводности имеет ярко выраженную зависимость как от энергии падающих ионов, так и от дозы облучения. Полученные зависимости в дальнейшем могут быть использованы при прогнозировании и проектировании АЭС, в которых планируется замена традиционных материалов на новые классы, в том числе керамику или композитные конструкции.
Библиографические ссылки
2 A. Debelle, et al., Physical Review B, 86.10, 100102 (2012).
3 M. Sall, et al. Journal of Materials Science, 50.15, 5214-5227 (2015).
4 I. Kim, et al., Journal of nuclear materials, 441.1-3, 47-53 (2013).
5 Hu, Quanli, et al., Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B, Beam Interactions with Materials and Atoms, 166, 70-74 (2000).
6 S.J. Zinkle, V.A. Skuratov, and D.T. Hoelzer, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research section B, Beam Interactions with Materials and Atoms, 191.1-4, 758-766 (2002).
7 G. Szenes, Journal of nuclear materials, 336.1 81-89, (2005).
8 M. Milosavljević, et al., Materials Chemistry and Physics, 133.2-3, 884-892 (2012).
9 T. Yano, et al., Journal of nuclear materials, 283, 947-951 (2000).
10 Zhang, Yanwen, et al., Physical Chemistry Chemical Physics 16.17, 8051-8059 (2014).
11 W.J. Weber, et al., Scientific reports 5.1, 1-6 (2015).
12 M. Toulemonde, et al., Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B, Beam Interactions with Materials and Atoms 166, 903-912 (2000).
13 A. Benyagoub, and A. Aurégane, Journal of Applied Physics 106.8, 083516 (2009).
14 Y. Sina, et al., Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B, Beam Interactions with Materials and Atoms 321, 8-13 (2014).
15 S. Mansouri, et al., Nuclear Instruments And Methods In Physics Research Section B, Beam Interactions With Materials And Atoms 266.12-13, 2814-2818 (2008).
16 L. Vlasukova, et al., Vacuum 129, 137-141 (2016).
17 G. Szenes, et al., Physical Review B 65.4, 045206 (2002).
18 L. Thomé, et al., Applied Physics Letters 102.14, 141906 (2013).
19 A. Benyagoub, and A. Audren, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B, Beam Interactions with Materials and Atoms 267.8-9, 1255-1258 (2009).
20 Ch. Kinoshita, et al., Metallurgical and Materials Transactions A 35.8, 2257-2266 (2004).
21 V.A. Skuratov, et al., Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B, Beam Interactions with Materials and Atoms 326, 223-227 (2014).
22 W.J. Weber, et al., Current Opinion in Solid State and Materials Science 19.1, 1-11 (2015).
23 A. Benyagoub, et al., Applied physics letters 89.24, 241914 (2006).
24 A.Z. Tuleushev, et al., Crystals 10.6, 427 (2020).
25 A.L. Kozlovskiy, and M.V. Zdorovets, Journal of Materials Science, Materials in Electronics 32.16, 21658-21669 (2021).
