核反应堆用耐高温、耐腐蚀金属氮化物多层膜新型核材料的制备、性能及抗辐照机理研究

新型抗辐照材料的研究一直是核科学研究的一个重点，面对第四代先进核能系统对材料提出的耐高温、高压、强腐蚀和强辐照的新要求，本项目拟制备一种纳米金属氮化物多层膜新型抗辐照核结构材料。利用单/双束离子辐照，精确模拟反应堆内各种因素对材料的辐照损伤影响。运用先进电子显微学手段从原子尺度层面研究多层膜界面处结构和化学演变，分析辐照导致的缺陷在极端条件下的动力学行为，寻找影响金属氮化物多层膜抗辐照性能的关键因素，揭示其抗辐照机理，掌握辐照损伤与力学性能演变的规律，获得具有我国自主知识产权的新型耐高温、耐腐蚀、抗辐照、长寿命核结构材料。将这种金属氮化物多层膜材料应用于核反应堆内结构材料，可大大提高反应堆的工作温度，提高反应堆的热效率，提升反应堆的安全性和可靠性，降低反应堆运行成本等。

新型抗辐照材料的研究一直是核科学研究的一个重点，面对第四代先进核能系统对材料提出的耐高温、高压、强腐蚀和强辐照的新要求，对综合性能优良的核材料研发变得十分迫切。本项目制备了金属氮化物纳米多层膜、金属纳米多层膜、纳米孔道薄膜等新型抗辐照核结构材料。利用离子辐照，对材料的抗辐照损伤性能进行了评价。项目研究得到了一下研究结果：（1）发现多层膜周期是影响金属氮化物多层膜抗辐照性能的关键因素，验证了界面吸收缺陷提高其抗辐照机的理；（2）测量了不同周期氮化物多层膜的抗腐蚀性能，发现周期越小抗腐蚀性能也越好；（3）运用原位电子显微学手段对多层膜界面处结构和化学演变研究进行了研究，分析了气泡在退火条件下的动力学行为；（4）发现CrN、V、W纳米孔道材料由于孔道自由表面能有效吸引和释放缺陷和气体，因而具有很好的抗辐照肿胀能力。.项目执行期间在Applied Physics Letters、EuroPhyiscs Letters、Journal of Nuclear Materials等期刊上发表与项目直接相关SCI论文10篇，申请发明专利1件，在国际系列离子束会议上作邀请报告4个，培养博士研究生2名，正在培养博士硕士研究生6名。