Новые технологии получения и дизайна структуры материалов для современной энергетики: новые сплавы, керамики и структуры

В качестве первой группы объектов исследования выступают аустенитные стали и алюминиевые сплавы, применяемые в ядерной энергетике, общем и специальном машиностроении, в качестве второй группы - экспериментальные диодные структуры, сформированные с применением методов МОС-гидридной эпитаксии и молекулярно-лучевой эпитаксии, используемые для анализа и симуляции фотоэлектрического и бетавольтаического эффектов. Цель работы - разработка научных основ новых способов модификации (дизайна) структуры материалов для ядерной энергетики и машиностроения (аустенитные стали, алюминиевые сплавы) и для альтернативных источников энергии на базе полупроводниковых наноструктурированных функциональных материалов. В ходе выполнения этапа 2 был (1) выполнен анализ физических процессов, протекающих при работе бетавольтаического источника питания. На основании выполненных рассмотрений внесены уточняющие корректировки в модель генерации тока короткого замыкания в бетавольтаической полупроводниковой структуре на основе Si или GaAs с контактом на основе радиоактивного TiT2; (2) разработана лабораторная технология формирования бетавольтаических диодных структур на основе GaAs, обеспечивающая снижение утечек и повышение мощности источника. Технология заключается во введении между металлическим контактом и полупроводником тонкого слоя углерода для пассивации поверхности; (3) предложена концепция построения универсальной бетавольтаической ячейки, способной преобразовывать в электрическую энергию различные виды воздействий (солнечного, теплового, воздействия бета-частицами). Сформированы лабораторные образцы эпитаксиальных слоёв германия, представляющие основу данной ячейки; (4) разработана новая группа высокопрочных коррозионно-стойких ультрамелкозернистых алюминиевых сплавов Al-Zn с пониженным содержанием цинка, проведено исследование механизмов деформации и разрушения при комнатной и повышенной температурах, а также механизмов коррозионного разрушения в средах провоцирующих межкристаллитную коррозию; (5) методом равноканального углового прессования получены образцы ультрамелкозернистой аустенитной стали 08Х18Н10Т, исследованы ее механические свойства, термическая стабильность, релаксационная стойкость и стойкость к межкристаллитной коррозии. Основным практическим результатом являются режимы получения и результаты исследований новых материалов и структур для перспективных приложений в энергетике. Полученные результаты опубликованы в ведущих научных журналах («Journal of Alloys and Compounds», «Applied Radiation and Isotopes» «Журнал прикладной механики и технической физики», «Физика твердого тела», «Физика и техника полупроводников»), а также всесторонне представлены на научных конференциях.