Разработан неразрушающий метод рентгеноструктурного анализа для восстановления глубинных профилей структурных характеристик градиентных материалов

Сотрудниками лабораторий физического материаловедения сталей и сплавов (ЛФМСиС), структурного дизайна перспективных материалов (ЛСДПМ), физики упрочнения поверхности (ЛФУП) ИФПМ СО РАН предложен новый математический формализм для неразрушающего восстановления координатно-зависимых профилей структурно-чувствительных характеристик по экспериментальным данным рентгеноструктурного анализа. В работе продемонстрирована возможность преобразования усредненных дифракционных измерений в локальные распределения физических величин в зависимости от глубины без необходимости послойного удаления материала. Методика проверена на образцах интерметаллида TiNi, подвергнутых термической обработке и интенсивному электронно-лучевому воздействию. В термообработанных образцах идентифицирован приповерхностный градиентный слой толщиной около 13 мкм, характеризующийся обогащением никелем, сокращением параметра кристаллической решетки и наличием анизотропных упругих деформаций. В образцах, модифицированных электронным пучком, выявлены три различные зоны деформационного состояния: поверхностный слой релаксации толщиной ~150 нм, рекристаллизованная зона растяжения глубиной 2–3 мкм и глубокий градиентный слой сжатия, распространяющийся до 20 мкм. Установлено, что пренебрежение эффектом усреднения по глубине в стандартных методиках может приводить к некорректной интерпретации остаточных напряжений в градиентных материалах. Разработанный подход предоставляет надежный инструмент для диагностики функциональных покрытий, ионно-имплантированных слоев и инженерных поверхностей с высоким пространственным разрешением.
Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, темы FWRW-2026-0005 и FWRW-2024-0001.
Результаты исследований опубликованы в журнале NDT and E International (IF: 4.5, Q1). Y. Mironov, A. Vorontsov, N. Savchenko, Reconstruction of depth-dependent structural characteristics from X-ray diffraction data in gradient materials, NDT E Int. 162 (2026) 103744. https://doi.org/10.1016/J.NDTEINT.2026.103744