中国科学院近代物理研究所(IMP)研究人员在辐照下纳米结构钛铝氮化物(TiAlN)涂层的纳米硬度和微观结构演化方面取得了新成果。结果发表在《表面与涂层技术》上。

过渡金属氮化物涂层材料，尤其是氮化钛(TiN)涂层，具有高硬度、化学惰性、优异的耐磨性和耐腐蚀性。这些特性使它们能够作为核反应堆结构材料上的优质保护涂层。然而，核反应堆中的极端辐射环境可能会改变其特性并降低其性能。因此，有必要对涂层材料的辐射响应进行研究。

IMP的研究人员研究了辐射引起的TiN基涂层材料性能的变化。他们选择TiAlN作为等结构模型材料来研究辐照诱导的纳米硬度和微观结构演变，以及它们之间的关系。

实验中，采用阴极电弧离子镀法在钨铁镍基体上沉积涂层，沉积涂层的平均晶粒尺寸约为10nm。所获得的TiAlN涂层的氮化物(N)离子辐照实验在320kV多学科研究平台上进行，具有不同的温度和流量。

据研究人员称，即使在室温和更高温度下10dpa的损伤水平下，在每个辐照样品中都没有观察到非晶化或相变，这表明制备的TiAlN涂层具有良好的抗辐照性。

此外，他们在所有辐照样品中观察到显着的辐射诱导软化(RIS)效应。与在高温下辐照的样品相比，在室温下辐照的样品中RIS效应被放大。研究人员在所有辐照样品中观察到大量N气泡，并发现位于晶界的N气泡应该是纳米结构TiAlN涂层中RIS效应的原因。