Figura 1. Los valores de nanodureza de los recubrimientos de TiAlN antes y después de la irradiación. Crédito:TAI Pengfei
Investigadores del Instituto de Física Moderna (IMP) de la Academia de Ciencias de China han obtenido nuevos resultados sobre la evolución de la nanodureza y la microestructura del recubrimiento de nitruro de titanio-aluminio (TiAlN) nanoestructurado bajo irradiación. Los resultados se publicaron en Surface &Coatings Technology.
Los materiales de recubrimiento de nitruros de metales de transición, especialmente los recubrimientos de nitruro de titanio (TiN), exhiben alta dureza, inercia química, excelente resistencia al desgaste y a la corrosión. Estas propiedades les permiten servir como recubrimientos protectores superiores en materiales de estructuras de reactores nucleares. Sin embargo, el ambiente de extrema radiación en los reactores nucleares puede cambiar sus propiedades y degradar su desempeño. Por lo tanto, es esencial realizar investigaciones sobre la respuesta a la radiación de los materiales de recubrimiento.
Los investigadores de IMP han estudiado los cambios inducidos por la radiación en las propiedades de los materiales de revestimiento basados en TiN. Seleccionaron TiAlN como material de modelo de isoestructura para investigar la evolución de la microestructura y la nanodureza inducida por la irradiación, y la relación entre ellas.
En el experimento, los recubrimientos se depositaron sobre un sustrato de WFeNi a través del método de recubrimiento de iones de arco catódico, y los tamaños de grano promedio de los recubrimientos depositados fueron de aproximadamente 10 nm. Los experimentos de irradiación de iones de nitruro (N) de los recubrimientos de TiAlN obtenidos se realizaron en la plataforma de investigación multidisciplinaria de 320 kV con varias temperaturas y fluencias.
Figura 2. Imágenes de microscopía electrónica de transmisión de alta resolución de muestras de recubrimiento depositadas (a), RT-2E16 (b) RT-4E16 (c), 300 oC-4E16 (d), 500 oC-4E16 (e). Crédito:TAI Pengfei
Según los investigadores, no se observa amorfización ni transformación de fase en cada una de las muestras irradiadas, incluso bajo el nivel de daño de 10 dpa a temperatura ambiente y temperaturas más altas, lo que indica que el recubrimiento de TiAlN preparado tiene una buena resistencia a la irradiación.
Además, observaron efectos significativos de ablandamiento inducido por radiación (RIS) en todas las muestras irradiadas. Los efectos RIS se amplificaron en muestras irradiadas a temperatura ambiente en comparación con las muestras irradiadas a alta temperatura. Los investigadores observaron una gran cantidad de burbujas de N en todas las muestras irradiadas y descubrieron que las burbujas de N ubicadas a lo largo de los límites de los granos deberían ser responsables de los efectos RIS en el recubrimiento de TiAlN nanoestructurado. El estudio confirma la alta resistencia a la radiación de las cerámicas de carburo de alta entropía
