Исследование влияния накопленной дозы повреждений в приповерхностном слое на устойчивость к внешним воздействиям, связанным с коррозионными процессами при высокотемпературном отжиге

Аннотация

Изучение проблем структурной и прочностной деградации керамических топливных элементов, обладающих большим потенциалом для производства водорода с применением электролизных методов является одним из актуальных направлений исследований, так как понимание процессов деградации и скорости их протекания имеют весьма важное значение для определения потенциала применения данных керамик в области альтернативных способов получения энергии (водородной энергетике). Основной целью данного исследования является определение влияния допирования нитридом алюминия NiAl₂O₄ керамик, облученных протонами с дозой порядка 50 сна, на устойчивость к высокотемпературной деградации, и связанными с ней коррозионными процессами окисления и распухания, а также миграционными процессами имплантированного водорода. В качестве объектов исследования были выбраны три типа керамик: NiAl₂O₄ керамики, NiAl₂O₄ керамики, стабилизированные 0.05 М AlN, NiAl₂O₄ керамики, стабилизированные 0.15 MAlN, для которых характерно формирование примесных фаз в Al₇O₃N₈, с ромбическим типом кристаллической решетки. В результате высокотемпературных испытаний было установлено, что стабилизированные NiAl₂O₄ керамики менее подвержены деструктивному изменению прочностных характеристик, изменение которых обусловлено в первую очередь деформационным искажением кристаллической структуры в результате ее распухания. При этом в случае облученных образцов, наименее устойчивыми к высокотемпературной коррозии являются нестабилизированные NiAl₂O₄ керамики, для которых деградация прочностных свойств составляет более 15 – 18 %. В ходе проведенных испытаний на устойчивость к высокотемпературной коррозии при вариации температуры воздействия было установлено, что увеличение температуры с 500 до 700°С приводит к ускорению процессов деструкции, которые связаны с увеличением теплового расширения кристаллической структуры, выражающейся в деформационном распухании объема кристаллической решетки.