blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2015-4-267-271blackmet-653Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И НАНОТЕХНОЛОГИИMATERIAL SCIENCE AND NANOTECHNOLOGIESИЗМЕЛЬЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ ПРИПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ НИКЕЛИДА ТИТАНА ПОСЛЕ ИОННОЙ МОДИФИКАЦИИ ИОНАМИ КРЕМНИЯREFINEMENT OF THE STRUCTURE OF THE TITANIUM NICKELIDE NEAR-SURFACE LAYERS AFTER SILICON ION MODIFICATIONМейснерС. Н.MeisnerS. N.

к.т.н., младший научный сотрудник

Cand. Sci. (Eng.), Junior Researcher

МейснерЛ. Л.MeisnerL. L.

д.ф.-м.н., профессор, главный научный сотрудник

Dr. Sci. (Phys.-math.), Professor, Chief Researcher

llm@ispms.tsc.ruЛотковА. И.LotkovA. I.

д.ф.-м.н., профессор, заместитель директора по научной работе

Dr. Sci. (Phys.-math.), Professor, Deputy Director for scientifi c work

ТвердохлебоваА. В.TverdokhlebovaA. V.

аспирант

Postgraduate

Институт физики прочности и материаловедения СО РАН 634021, Россия, г. Томск, пр. Академический, 2/4 Национальный исследовательский Томский государственный университет 634050, Россия, г. Томск, ул. Ленина, 36РоссияInstitute of Strength Physics and Materials Science SB RAS 2/4, Akademicheskii ave.,Tomsk, 634021, Russia National Research Tomsk State University 36, Lenina str., Tomsk, 634050, RussiaRussian FederationИнститут физики прочности и материаловедения СО РАН 634021, Россия, г. Томск, пр. Академический, 2/4РоссияInstitute of Strength Physics and Materials Science SB RAS 2/4, Akademicheskii ave.,Tomsk, 634021, RussiaRussian Federation201510062015584267271Copyright © Мейснер С.Н., Мейснер Л.Л., Лотков А.И., Твердохлебова А.В., 20152015Мейснер С.Н., Мейснер Л.Л., Лотков А.И., Твердохлебова А.В.Meisner S.N., Meisner L.L., Lotkov A.I., Tverdokhlebova A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/653

Методами дифракции обратнорассеянных электронов проведено изучение закономерностей изменения микроструктуры приповерхностных слоев никелида титана после воздействий на них среднеэнергетическими потоками ионов кремния. После обработки поверхности образцов никелида титана TiNi среднеэнергетическими пучками ионов кремния наблюдается изменение и фрагментация зеренной структуры приповерхностного слоя исследуемого материала. Установлено, что характерными особенностями слоя с фрагментированной структурой являются: присутствие в нем мартенситной фазы В19′; высокая концентрация межфазных и внутрифазовых границ раздела; линейные размеры фрагментов превышают 1 мкм; измельчение структуры слоя под облученной поверхностью неоднородно и зависит от кристаллографической ориентации исходного зерна (в одном зерне внутренняя структура фрагментируется почти на 1/3 от его объема, а в соседнем зерне не наблюдается каких-либо заметных структурных изменений). Фрагментацию наиболее интенсивно испытывали те зерна, кристаллографическая ориентация которых относительно направления воздействия оказалась близка к направлению <111>. Проведен анализ угловых разориентаций фрагментов относительно исходной кристаллографической ориентации B2 структуры.

Changes in the microstructure of the surface layer of NiTi afterpulse impacts on the alloy surface by medium energy silicon ion beams were investigated by the electron backscattered diffraction method. It was found that the surface layer was characterized by the presence of the martensitic phase В19′ within the fragmentation grain structure with the high concentration of phase and interphase boundaries, the linear fragment sizes exceeding 1 micron; grain fragmentation was inhomogeneous and depends on the crystallographic orientation of the initial grain. Internal structure of the one grain was fragmented by almost 1/3 of its volume, and in the other grain any signifi cant structural changes was not observed. The most heavily fragmented structure was observed in grains, which crystallographic orientation was close to the direction <111>, relative to the impact direction. The angles misorientation of the fragments was analyzed relative to the original crystallographic orientation B2 structure.

никелид титана TiNiдифракция обратнорассеянных электроновионная имплантациякремниймодификация поверхностифрагментация.nickel titaniumelectron backscatter diffractionion implantationsiliconsurface modifi cationmicrostructure fragmentationReferencesPushin V.G., Lotkov A.I., Kolobov Yu.R., Valiev R.Z., Dudarev E.F., Kuranova N.N., Dyupin A.P., Gunderov D.V., Bakach G.P. On the nature of anomalously high plasticity of high-strength titanium nickelide alloys with shape-memory effects: I. Initial structure and mechanical properties. Physics of Metals and Metallography. 2008, Vol. 106, no. 5, pp. 520–530.Pushin V.G., Lotkov A.I., Kolobov Yu.R., Valiev R.Z., Dudarev E.F., Kuranova N.N., Dyupin A.P., Gunderov D.V., Bakach G.P. On the nature of anomalously high plasticity of high-strength titanium nickelide alloys with shape-memory effects: I. Initial structure and mechanical properties. Physics of Metals and Metallography. 2008, Vol. 106, no. 5, pp. 520–530.Komarov F.F. Ionnaya implantatsiya v metally [Ion implantation into metals]. Moscow: Metallurgiya, 1990. 216 p. (In Russ.).Komarov F.F. Ionnaya implantatsiya v metally [Ion implantation into metals]. Moscow: Metallurgiya, 1990. 216 p. (In Russ.).Kadyrzhanov K.K., Komarov F.F., Pogrebnyak A.D., Rusakov V.S., Turkebaev T.E. Ionno-luchevaya i ionno-plazmennaya modifi katsiya materialov [Ion-beam and ion-plasma modifi cation of materials]. Moscow: izd. MGU, 2005. 640 p. (In Russ.).Kadyrzhanov K.K., Komarov F.F., Pogrebnyak A.D., Rusakov V.S., Turkebaev T.E. Ionno-luchevaya i ionno-plazmennaya modifi katsiya materialov [Ion-beam and ion-plasma modifi cation of materials]. Moscow: izd. MGU, 2005. 640 p. (In Russ.).Gleiter H. Nanocrystalline Materials. Progress Mater. Sci. 1989, Vol. 33, pp. 223–315.Gleiter H. Nanocrystalline Materials. Progress Mater. Sci. 1989, Vol. 33, pp. 223–315.Koneva N.A., Kozlov E.V. Laws of substructural hardening. Izv. vuz. Fizika. 1991, no. 3, pp. 56–70. (In Russ.).Koneva N.A., Kozlov E.V. Laws of substructural hardening. Izv. vuz. Fizika. 1991, no. 3, pp. 56–70. (In Russ.).Siegel R.W. Mechanical proper ties of ultrafi ne-grained materials. In: Proc. of the NATO ASI “Mechanical Properties and Deformation Behaviour of Materials Having Ultra-Fine Microstructures”. Nastasi M., Parkin D.M., Gleiter H. Eds. Dordrecht-Boston-London: Kluwer Head. Publ, 1993, Vol. E233, pp. 509–530.Siegel R.W. Mechanical proper ties of ultrafi ne-grained materials. In: Proc. of the NATO ASI “Mechanical Properties and Deformation Behaviour of Materials Having Ultra-Fine Microstructures”. Nastasi M., Parkin D.M., Gleiter H. Eds. Dordrecht-Boston-London: Kluwer Head. Publ, 1993, Vol. E233, pp. 509–530.Korotaev A.D., Tyumentsev A.N., Tret’yak M.V., Pinzhin Yu.P., Remnev G.E., Shchipakin D.A. Surface morphology and defect substructure of the surface layer of Ni3Al treated by a high-power ion beam. Fizika metallov i metallovedenie. 2000, Vol. 89, no. 1, pp. 54–61. (In Russ.).Korotaev A.D., Tyumentsev A.N., Tret’yak M.V., Pinzhin Yu.P., Remnev G.E., Shchipakin D.A. Surface morphology and defect substructure of the surface layer of Ni3Al treated by a high-power ion beam. Fizika metallov i metallovedenie. 2000, Vol. 89, no. 1, pp. 54–61. (In Russ.).Nanoinzheneriya poverkhnosti. Formirovanie neravnovesnykh sostoyanii v poverkhnostnykh sloyakh materialov metodami elektronno-ionno-plazmennykh tekhnologii [Nanoengineering of surface. Formation of non-equilibrium states in the surface layers of materials by means of electron-ion-plasma technologies]. Lyakhov N.Z., Psakh’e S.G. eds.; RAN SO, In-t fi ziki prochnosti i materialovedeniya. Novosibirsk: izd. SO RAN. 2008. 276 p. (In Russ.).Nanoinzheneriya poverkhnosti. Formirovanie neravnovesnykh sostoyanii v poverkhnostnykh sloyakh materialov metodami elektronno-ionno-plazmennykh tekhnologii [Nanoengineering of surface. Formation of non-equilibrium states in the surface layers of materials by means of electron-ion-plasma technologies]. Lyakhov N.Z., Psakh’e S.G. eds.; RAN SO, In-t fi ziki prochnosti i materialovedeniya. Novosibirsk: izd. SO RAN. 2008. 276 p. (In Russ.).Biihrer W., Gotthardt R., Kulik A., Mercier O., Staub F. Powder neutron diffraction study of nickel-titanium martensite. J. Phys. F. Met. Phys. 1983, Vol. 13, L77–L81.Biihrer W., Gotthardt R., Kulik A., Mercier O., Staub F. Powder neutron diffraction study of nickel-titanium martensite. J. Phys. F. Met. Phys. 1983, Vol. 13, L77–L81.Phase transsformations during irradiation. Nolfi Frank V. ed. Elsevier Science Ltd, 1983, 374 p. (Russ.ed.: Fazovye prevrashcheniya pri obluchenii. Nolfi V.F. ed. Chelyabinsk: Metallurgiya, Chelyabinskoe otdelenie, 1989. 312 p.).Phase transsformations during irradiation. Nolfi Frank V. ed. Elsevier Science Ltd, 1983, 374 p. (Russ.ed.: Fazovye prevrashcheniya pri obluchenii. Nolfi V.F. ed. Chelyabinsk: Metallurgiya, Chelyabinskoe otdelenie, 1989. 312 p.).Tetel’baum D.I., Sorvina V. P., Kuril’chik E.V., Shcherbakova I.A., Semin Yu.A., Sidorova A.I. About a mechanism of a long-range effect on irradiation of solids. Izvestiya Akademii nauk. Seriya fi zicheskaya. 1996, Vol. 60, no. 4, pp. 210–212. (In Russ.).Tetel’baum D.I., Sorvina V. P., Kuril’chik E.V., Shcherbakova I.A., Semin Yu.A., Sidorova A.I. About a mechanism of a long-range effect on irradiation of solids. Izvestiya Akademii nauk. Seriya fi zicheskaya. 1996, Vol. 60, no. 4, pp. 210–212. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.