ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
В современном материаловедении важная роль отводится исследованию поверхности и приповерхностных слоев материалов, свойства которых влияют на прочность, тепловые и коррозионные характеристики изделий. Для исследования состава, структуры, толщины, пористости и других характеристик поверхностных слоев используется большой набор химических и физических методик, а в последние годы и ядерно-физических. С целью решения этих задач в настоящей работе предлагается разработка новых методик исследования поверхностных слоев, основанных на использовании закономерностей ядерного обратного рассеяния протонов (ЯОР) ядрами, входящих в состав исследуемых материалов. Метод обладает неразрушающим характером позволяет с высокой точностью определять содержание легких элементов (B, C, N, O) в тяжелой матрице. Кроме того, из-за более высокой энергии протонов (6-8 МэВ), глубина анализа составляет до 100 мкм, что дает возможность в случае покрытий меньшей толщины анализировать переходный слой между материалом и формируемым покрытием. Более широкое применение и распространение метода ЯОР требует проведения комплексных исследований материалов для разработки новых методик, позволяющих с большей точностью анализировать элементный состав материалов, представляющих интерес для атомной энергетики и авиакосмической отрасли. Для этого планируется провести ряд исследовательских работ с целью улучшить уже разработанные методики и создать новые, что позволит повысить точность проводимого анализа, а также решать задачи, связанные со спецификой конкретных материалов. В работе будут улучшены и разработаны следующие методики: методика определения общей пористости тонких материалов; методика определения неоднородности поверхностного слоя; методика по определению степени деградации материалов под воздействием агрессивных сред; методика профилирования водорода в материалах. Поставленные задачи исследования являются новыми, и их решение позволит создать экспрессный метод анализа, обладающий неразрущающим характером, дающий возможность контролировать все этапы изготовления изделий ядерной энергетики и авиакосмической отрасли.
In modern materials science an important role is assigned to the study of the surface and near-surface layers of materials whose properties affect the strength, thermal and corrosion characteristics of products. To study the composition, structure, thickness, porosity and other characteristics of surface layers, a large set of chemical and physical techniques is used, and in recent years also nuclear-physical. In order to solve these problems, new methods are proposed to develop for studying surface layers based on the use of the nuclear backscattering of protons (NBS) by nuclei that are part of the materials under study. Method has non-destructive nature and allows to determine the content of light elements (B, C, N, O) in a heavy matrix. In addition, because of the higher proton energy (6-8 MeV), the analysis depth is up to 100 μm, which makes it possible in the case of less thick coatings to analyze the transition layer between the material and the coating being formed. The wider application and dissemination of the method of NOR requires comprehensive studies of materials to develop new techniques that allow for more accurate analysis of the elemental composition of materials of interest to nuclear power and the aerospace industry. For this purpose, it is planned to conduct a number of research works in order to improve the methods already developed and to create new ones, which will allow to increase the accuracy of the analysis carried out, as well as to solve problems related to the specificity of specific materials. The following techniques will be improved and developed: method for determining the total porosity of thin materials; method for determining the inhomogeneity of the surface layer; methodic to determine the degree of degradation of materials under the influence of aggressive media; methodic of hydrogen profiling in materials; The objectives of the research are new, and their solution will allow to create an express analytical method, which is non-destructive, which makes it possible to control all stages of manufacturing nuclear power engineering products and aerospace industry.
В результате работы планируется разработать ряд методик на основе метода ядерного обратного рассеяния, которые повысят точность проводимого анализа и расширят его возможности при работе с поверхностными слоями материалов, порошками металлов и их соединений, а также гидридами и полимерами. Применение полученных результатов повысит качество и надежность изделий ядерной энергетики и авиакосмической отрасли. Результаты соответствуют мировому уровню исследований.
Для неразрушающего исследования состава поверхностных слоев материалов с повышенной чувствительностью к углероду, азоту и кислороду разработаны физические основы, техника и методика спектрометрии ядерного обратного (ЯОР) рассеяния протонов околобарьерных энергий с использованием пучков протонов от ускорителей (циклотрон с энергией протонов 5-7.8 МэВ, электростатический генератор с энергией протонов (2.5 МэВ). Методом ЯОР в комплексе с методами структурного анализа получены новые данные по закономерностям процессов высокотемпературного окисления, плазменно-электролитического оксидирования, термодиффузионного азотирования и высокодозной ионной имплантации металлов, ионнойплазменного нанесения износостойких покрытий на основе оксидов, нитридов и карбидов металлов. Благодаря проведенным исследованиям метод ЯОР стал таким же высокоэффективным методом анализа структуры и состава поверхностного слоя материалов, как метод резерфордовского обратного рассеяния. Разработан метод определения концентрации водорода в материалах, основанный на использовании закономерностей ЯОР и резерфордовского обратного рассеяния (РОР) протонов и альфа-частиц водородосодержащими материалами. Показано, что из анализа спектров ЯОР и РОР материалов, не содержащих и содержащих водород , экспрессным и неразрушающим образец способом извлекается информация о концентрации водорода и его распределении по глубине образца. Впервые для исследования характеристик защитных покрытий и модифицированных слоев на поверхности циркониевых твэлов ядерных реакторов нового поколения разработан и применен метод , основанный на использовании закономерностей ядерного обратного рассеяния (ЯОР) протонов ядрами.
РФФИ | Координатор |
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 21 марта 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Развитие спектрометрии ядерного обратного рассеяния для решения задач атомной энергетики и авиакосмической отрасли |
Результаты этапа: | ||
2 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Развитие спектрометрии ядерного обратного рассеяния для решения задач атомной энергетики и авиакосмической отрасли |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".