TiN/Si3N4纳米多层膜硬度对Si3N4层厚敏感性的研究

通过反应磁控溅射制备了一系列不同Si3N4层厚的TiN/Si3N4纳米多层膜,利用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜、扫描电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和硬度,研究了其硬度随Si3N4层厚微小改变而显著变化的原因.结果表明,在TiN调制层晶体结构的模板作用下,溅射态以非晶存在的Si3N4层在其厚度小于0.7 nm时被强制晶化为NaCl结构的赝晶体,多层膜形成共格外延生长的{111}择优取向超晶格柱状晶,并相应产生硬度显著升高的超硬效应,最高硬度达到38.5GPa.Si3N4随自身层厚进一步的微小增加便转变为非晶态,多层膜的共格生长结构因而受到破坏,其硬度也随之降低.     

核安全级电缆耐LOCA工况能力的试验研究

为保证核电厂安全可靠运行,要求核安全级电缆在整个寿期内能经受LOCA工况,执行安全相关功能。本文以绝缘电阻为指标,以我国已运行核电厂中使用较多的2个厂家制造的核安全级电缆为样品,分析比较了不同加速老化速率、不同累积热-辐照输入对电缆耐LOCA工况能力的影响。结果表明,不同厂商制造的电缆耐相同LOCA工况的能力存在差异:在一定的加速老化速率及累积能量输入范围内,老化速率、累积能量输入对电缆A耐LOCA工况的影响不明显;而累积能量输入对电缆B耐LOCA工况能力的影响较明显。     

氟化锂晶体剂量计用于我国核电站环境热点剂量监测

核电站在运行阶段需要更换使用年份接近设计寿期的设备,并为此支付高额的直接费用。对高成本的关键设备或更换难度极大的设备进行延寿可大幅降低该投入,监测上述设备所处的环境剂量可为其延寿的合理性提供依据。本文简要介绍了氟化锂晶体剂量计的特性及国际与国内的研究进展和应用现状,分析了氟化锂晶体剂量计用于我国核电站环境热点剂量监测的技术基础、需要解决的问题与应用前景等,为该项技术在我国核电站的应用提供基础参考。     

反应磁控溅射碳化钒薄膜的微结构与力学性能

在Ar、C2H2混合气氛中通过反应磁控溅射法制备了一系列不同碳含量的碳化钒薄膜,利用EDX、XRD、SEM、AFM和微力学探针表征了薄膜的微结构和力学性能.研究了C2H2分压对薄膜成分、相组成、微结构以及硬度和弹性模量的影响.结果表明,采用在At-C2H2混合气体中的射频反应磁控溅射技术可以方便地合成碳化钒薄膜.但是,只有在C2H2分压为混合气体总压约4%附近很窄的范围内才可获得力学性能优异的碳化钒薄膜.其硬度和弹性模量分别达到35.5GPa和358GPa,此时,薄膜为NaCI结构的VC,且具有柱状生长的特征.随着C2H2分压的提高,薄膜形成六方结构的7-VC,并逐渐产生非晶碳相,硬度和弹性模量随之降低.     

韧性基体上硬质涂层的扫描电镜截面样品制备方法

以不锈钢表面涂覆AlN/SiO2纳米多层涂层样品为例,介绍了一种制备韧性基体硬质涂层的截面扫描电子显微镜观察样品的方法,取得了较好的效果.     

TiN/Si3N4纳米晶复合膜的微结构和强化机制

采用高分辨透射电子显微镜对高硬度的TiN/Si3N4纳米晶复合膜的观察发现,这类薄膜的微结构与Veprek提出的nc-TiN/a-Si3N4模型有很大不同：复合膜中的TiN晶粒为平均直径约10nm的柱状晶,存在于柱晶之间的Si3N4界面相厚度为0.5～0.7nm,呈现晶体态,并与TiN形成共格界面.进一步采用二维结构的TiN/Si3N4纳米多层膜的模拟研究表明,Si3N4层在厚度约＜0.7nm时因TiN层晶体结构的模板作用而晶化,并与TiN层形成共格外延生长结构,多层膜相应产生硬度升高的超硬效应.由于TiN晶体层模板效应的短程性,Si3N4层随厚度微小增加到1.0nm后即转变为非晶态,其与TiN的共格界面因而遭到破坏,多层膜的硬度也随之迅速降低.基于以上结果,本文对TiN/Si3N4纳米晶复合膜的强化机制提出了一种不同于nc-TiN/a-Si3N4模型的新解释.     

VN／SiO2纳米多层膜的微结构特征与超硬效应

Sproul基于两种陶瓷材料以纳米量级交替沉积形成纳米多层膜时，常常会伴随有硬度异常升高的超硬效应，提出采用两种氧化物材料制备纳米多层膜的技术路线，以期通过其超硬效应达到使涂层同时具有高硬度和优良抗氧化性，满足制造业中高速、干式切削的苛刻工况要求。然而，按此技术路线制备的Al2O3／Y2O3、ZrO2／Al2O3纳米多层膜却未能获得硬度的明显提高，两种氧化物之间的剪切模量相差不大，或是沉积时形成了非晶结构而不能满足纳米多层膜产生超硬效应的条件被认为是其未获得成功的原因。利用纳米多层膜生长中晶体层的模板作用，强制氧化物层外延晶化，从而制备共格外延生长的含氧化物纳米多层膜，可望成为一条获得兼具高硬度和高温抗氧化性薄膜的途径。     

1E级电缆概率可靠性剩余寿命预测方法

1E级电缆是影响核电厂安全、可靠运行的重要部件之一。由于受多种老化降质因素的影响,在整个电厂寿期内又难于进行定期维修更换,随运行时间延长会发生老化或降质,需要有效的状态监测方法来进行监督。压入模量因其现场无损特性和与断裂伸长率良好的对应性,能够有效的对电缆老化进行跟踪,是一种有效的电缆状态监测方法。为开发一种建立1E级电缆压入模量与断裂伸长率关系模型和使用概率可靠性分析预测其剩余寿命的综合方法,对国内核电厂某种典型的1E级电缆在399 K-360 Gy/h下进行了热-辐照加速老化,测试了护套和绝缘的断裂伸长率及护套的压入模量。建立了电缆护套压入模量与绝缘断裂伸长率关系模型,分析了其在不同工作温度下的可靠性,开发了基于概率可靠性分析的1E级电缆剩余寿命预测方法。结果显示,累积辐照剂量为375 kGy时,在313 K和338 K的工作温度下,电缆预期剩余寿命分别为60年和35年。该方法可推广到电缆其他老化机制剩余寿命预测上。