Остаточные напряжения и структура TiNi сплава после электронно-пучковой обработки

Сотрудниками лаборатории материаловедения покрытий и нанотехнологий ИФПМ СО РАН были проведены исследования фазово-структурных состояний в поверхностных слоях TiNi сплава, подвергнутого воздействию низкоэнергетическим сильноточным электронным пучком (НСЭП). Известно, что при электронно-пучковой обработке в металлических материалах сохраняются остаточные механические напряжения, которые непосредственным образом влияют на их механическое поведение. Методами рентгеноструктурного анализа и просвечивающей электронной микроскопии установлено, что после обработки НСЭП в приповерхностном слое обнаруживаются мартенситные фазы B19' и R, а сжимающие напряжения в фазе В2 облученного TiNi сплава достигают -460 МПа. В модифицированных НСЭП образцах после испытаний на растяжение остаточные напряжения уменьшаются до -160 МПа за счет обратного мартенситного превращения В2→В19'→В2. Выявлено градиентное распределение по глубине дефектной субструктуры в образцах до и после механических испытаний на квазистатическое растяжение. Сделан вывод о том, что вследствие обработки НСЭП дислокационные механизмы в сплаве TiNi активируются раньше, чем в исходном (необлученном образце), что сопровождается незначительным увеличением скорости накопления деформации и снижению предела прочности на 50 МПа.

Рис. 1. Светлопольные ПЭМ изображения дефектной структуры в сплаве TiNi, обработанном НСЭП, после испытаний на квазистатическое растяжение.

Работа выполнена в рамках исследований по проекту FWRW-2021-0003 государственного задания ИФПМ СО РАН.

Исследования опубликованы в журнале Materialia (Q1 в категории «Материаловедение», Импакт-фактор 3.4).

Полная ссылка с doi: TEM and X-ray diffraction studies of structure of TiNi SMA treated by low-energy high-current electron beam / V.O. Semin, M.G. Ostapenko, S.N. Meisner, F.A. D'yachenko, S.I. Yuzhakova, D.V. Chepelev, V.V. Loban, L.L. Meisner // Materialia 34 (2024) 102043. https://doi.org/10.1016/j.mtla.2024.102043.