Micromechanical properties of TRISO coatings by in-situ high temperature nanoindentation and microcantilever fracture
Micromechanical properties of TRISO coatings by in-situ high temperature nanoindentation and microcantilever fracture
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通过原位高温纳米压痕和微悬臂梁断裂研究 TRISO 涂层的微观机械性能
DOI：
10.1016/j.jeurceramsoc.2023.12.056
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发表时间：
2024
影响因子：
5.7
通讯作者：
Leide A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Leide A
涂层核燃料颗粒，最常见的是三结构各向同性 (TRISO)，旨在用于先进的高温反应堆。了解每个涂层的机械性能对于准确预测这些燃料颗粒的性能以及它们在其生命周期的每个阶段可能如何变化至关重要。本文报告了原位纳米压痕的结果，重点是结构 SiC 层，以及关键 SiC-IPyC 界面的微悬臂梁测试。在 1000 °C 时，SiC 层的硬度比室温下低约 75%，这意味着在反应器工作温度下的塑性明显更高。 1000°C 时的弹性模量略低于室温下的弹性模量。 SiC-IPyC 界面处的微悬臂梁断裂表明，失效发生在热解碳层内，而不是界面“脱粘”，其强度与块体热解碳的强度相似。
Coated nuclear fuel particles, most commonly tri-structural isotropic (TRISO), are intended for use in advanced high temperature reactors. It is vital to understand the mechanical properties of each coating layer to accurately predict the performance of these fuel particles and how these might change at each stage of their lifecycle. This paper reports results of in-situ nanoindentation, with an emphasis on the structural SiC layer, along with microcantilever testing of the critical SiC-IPyC interface. At 1000 °C the hardness of the SiC layer is ∼75% lower than at room temperature implying significantly more plasticity at the reactor operating temperature. The elastic modulus was slightly lower at 1000 °C than at room temperature. Microcantilever fracture at the SiC-IPyC interface shows that failure occurs within the pyrolytic carbon layer rather than an interfacial “debonding” with a strength similar to that of bulk pyrolytic carbon.
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