磁控溅射制备V_2AlC涂层及其结构和性能的研究

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	磁控溅射制备V_2AlC涂层及其结构和性能的研究
	舒瑞
刊名	中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所)
	2017
页码	78
关键词	磁控溅射 Max相 V_2alc 非外延离子辐照核应用
产权排序	中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所)
英文摘要	21世纪初的核电站事故(日本福岛)引发了对轻水反应堆传统的核包壳材料(锆合金)系统的重新评估。考虑到目前全球大量服役的锆-二氧化铀燃料系统以及对新型替代燃料包壳和燃料种类的实际经验不足,利用涂层表面改性现役的锆合金包壳材料被认为是提高事故容错燃料(AFT)系统安全性更可靠和实用的解决方案。M_(n+1)AX_n相材料,其中M代表一类早期过渡金属元素(主要是第13和14族),A代表主族元素,X代表碳或氮元素,由于具有独特的抗高温腐蚀和耐辐照损伤性能有望用作核材料,但是,研究表明目前已获得的MAX相涂层大多都是高温下在单晶基底上外延获得,研究如何在非晶基底上(如玻璃和氧化硅基底)低温获得晶态MAX相涂层是实现在传统锆合金核包壳材料上应用的首要条件,同时MAX相涂层抗辐照性能和机械性能的评估,对其作为核包壳涂层材料的应用具有重要意义。本论文选取_2V AlC MAX相涂层作为研究材料。主要得出以下结论:(1)制备:在非晶基底上获得晶态_2V AlC涂层。我们采用双靶磁控溅射技术在多种基底上低温制备得到_2V AlC涂层,通过对制备参数的细致研究,对制备工艺进行优化,得到(110)强织构的_2V Al C涂层。卢瑟福背散射、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱和透射电子显微镜(TEM)对涂层结构进行表征,确定在元素化学计量比接近_2V AlC相时获得高纯的_2V AlC涂层。(2)结构表征:对XRD,AFM,TEM等多种手段对_2V AlC涂层微观结构进行表征,观察到随着涂层厚度的增加,_2V AlC晶粒在界面处随机形核,然后竞争性生长形成(110)择优取向的涂层结构。(3)抗辐照性能:对_2V AlC-Zr体系的耐辐照性能评估。用TEM对辐照后的_2V AlC-Zr体系中的He泡的行为研究,界面处的He原子聚集较多,He泡更大,说明界面为He气泡提供了形核位置。(4)机械性能:应用划痕测试技术研究_2V AlC涂层与锆基底的结合力与涂层受He离子辐照剂量的关系。随着辐照He离子剂量的增加,涂层的结合力逐渐降低。总之,本论文用磁控溅射技术非外延合成晶态_2V AlC涂层,并对其生长结构进行详细研究,考察了不同辐照条件下_2V AlC的抗辐照性能和机械性能。这些研究结果有助于MAX相涂层在低温制备和在核包壳材料方面的应用。以本研究为基础工作,后续对_2V AlC涂层高温辐照和水蒸气腐蚀的核用评估实验,其它物理性能(如光学、电学)的测试,以及二维MXenes的制备研究可继续开展研究。
公开日期	2018-12-04
内容类型	期刊论文
源URL	[http://ir.nimte.ac.cn/handle/174433/16714]
专题	2017专题
推荐引用方式 GB/T 7714	舒瑞. 磁控溅射制备V_2AlC涂层及其结构和性能的研究[J]. 中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所),2017:78.
APA	舒瑞.(2017).磁控溅射制备V_2AlC涂层及其结构和性能的研究.中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所),78.
MLA	舒瑞."磁控溅射制备V_2AlC涂层及其结构和性能的研究".中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所) (2017):78.