31.03.2026
«Влияние аморфного поверхностного Ti-Ni-Ta сплава на механические и неупругие свойства миниатюрных проволочных изделий из сплава TiNi»
Сотрудниками лаборатории материаловедения покрытий и нанотехнологий (ЛМПиН) и лаборатории физической мезомеханики и неразрушающих методов контроля (ЛФМиНМК) ИФПМ СО РАН совместно с коллегами из ТНЦ СО РАН проведены исследования фазово-структурного состояния, морфологии поверхности, механических и неупругих свойств системы [поверхностный Ti-Ni-Ta сплав / TiNi-подложка], сформированной с помощью низкоэнергетического сильноточного электронного пучка (НСЭП) на поверхностях проволочных TiNi-образцов диаметрами ~950 и ~650 мкм.
Поверхностный сплав (ПС) синтезирован путём 30-кратного чередования операций осаждения легирующей пленки (Ti60Ta40 (ат. %), ~50 нм) и жидкофазного перемешивания системы [пленка/подложка] с помощью НСЭП на установке «РИТМ-СП» (Институт сильноточной электроники СО РАН). Методами рентгеновской дифрактометрии и сканирующей электронной микроскопии установлено, что ПС имеет преимущественно аморфную структуру, одинаковую по сечению образца толщину (~2 мкм) и однородное распределение основных компонентов сплава (Ti, Ni, Ta) по его периметру. Полученные данные о фазово-структурном состоянии и толщине синтезированного ПС на проволочных образцах согласуются с результатами ранее проведённых исследований ПС аналогичного типа, синтезированного в тех же режимах обработки на плоских TiNi-образцах.
Исследованы механические и неупругие свойства проволочных образцов с модифицированными поверхностями при комнатной температуре в условиях квазистатического и циклического нагружения кручением, соответствующих условиям эксплуатации миниатюрных изделий на практике. Показано, что при выборе энергетических параметров синтеза ПС на поверхностях проволочных образцов-прототипов следует учитывать их размеры в поперечном сечении проволоки, что в первую очередь, сказывается на уровне остаточных упругих напряжений, индуцированных поверхностной обработкой. Экспериментально доказано, что синтезированный ПС не отслаивается от поверхности проволочной TiNi-подложки не только после инициированного напряжением мартенситного B2⇄B19¢ превращения в прилежащем к ПС объеме с матричной В2 фазой, но и после циклических нагружений образцов.
Таким образом, синтезированный на поверхностях проволочных образцов разного диаметра и изученный в работе ПС на основе системы Ti-Ni-Ta является перспективной альтернативой покрытиям, получаемым с помощью физических методов осаждения на поверхности материалов геометрически сложной формы и предназначенным для комплексного улучшения механических свойств, биосовместимости, рентгеноконтрастности и коррозионной стойкости изделий из никелида титана.
Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, FWRW-2026-0008. Исследования опубликованы в журнале Materialia (Q2 по данным SJR, Импакт-фактор 2,9).
D’yachenko F.A., Neiman A.A., Ostapenko M.G., Yakovlev E.V., Chepelev D.V., Meisner L.L. Mechanical behavior of the system [amorphous Ti-Ni-Ta-based surface alloy / TiNi-substrate] fabricated on TiNi SMA thin wires by electron-beam method // Materialia. – 2026. – Vol. 46. – P. 102725(1–18), https://doi.org/10.1016/j.mtla.2026.102725
Поверхностный сплав (ПС) синтезирован путём 30-кратного чередования операций осаждения легирующей пленки (Ti60Ta40 (ат. %), ~50 нм) и жидкофазного перемешивания системы [пленка/подложка] с помощью НСЭП на установке «РИТМ-СП» (Институт сильноточной электроники СО РАН). Методами рентгеновской дифрактометрии и сканирующей электронной микроскопии установлено, что ПС имеет преимущественно аморфную структуру, одинаковую по сечению образца толщину (~2 мкм) и однородное распределение основных компонентов сплава (Ti, Ni, Ta) по его периметру. Полученные данные о фазово-структурном состоянии и толщине синтезированного ПС на проволочных образцах согласуются с результатами ранее проведённых исследований ПС аналогичного типа, синтезированного в тех же режимах обработки на плоских TiNi-образцах.
Исследованы механические и неупругие свойства проволочных образцов с модифицированными поверхностями при комнатной температуре в условиях квазистатического и циклического нагружения кручением, соответствующих условиям эксплуатации миниатюрных изделий на практике. Показано, что при выборе энергетических параметров синтеза ПС на поверхностях проволочных образцов-прототипов следует учитывать их размеры в поперечном сечении проволоки, что в первую очередь, сказывается на уровне остаточных упругих напряжений, индуцированных поверхностной обработкой. Экспериментально доказано, что синтезированный ПС не отслаивается от поверхности проволочной TiNi-подложки не только после инициированного напряжением мартенситного B2⇄B19¢ превращения в прилежащем к ПС объеме с матричной В2 фазой, но и после циклических нагружений образцов.
Таким образом, синтезированный на поверхностях проволочных образцов разного диаметра и изученный в работе ПС на основе системы Ti-Ni-Ta является перспективной альтернативой покрытиям, получаемым с помощью физических методов осаждения на поверхности материалов геометрически сложной формы и предназначенным для комплексного улучшения механических свойств, биосовместимости, рентгеноконтрастности и коррозионной стойкости изделий из никелида титана.
Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, FWRW-2026-0008. Исследования опубликованы в журнале Materialia (Q2 по данным SJR, Импакт-фактор 2,9).
D’yachenko F.A., Neiman A.A., Ostapenko M.G., Yakovlev E.V., Chepelev D.V., Meisner L.L. Mechanical behavior of the system [amorphous Ti-Ni-Ta-based surface alloy / TiNi-substrate] fabricated on TiNi SMA thin wires by electron-beam method // Materialia. – 2026. – Vol. 46. – P. 102725(1–18), https://doi.org/10.1016/j.mtla.2026.102725