Структурно-фазовые состояния, формируемые путем импульсного электронно-пучкового легирования танталом поверхностных слоев никелида титана, и физико-механические свойства слоевых композитов (TiNi-Ta)/TiNi

• Автор: Гудимова, Екатерина Юрьевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 225 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Принципы легирования и методы формирования многокомпонентных сплавов на основе никелида титана
1.1 Диаграммы состояний двух- и трехкомпонентных систем на основе титана, никеля и тантала

1.1.1 Диаграмма состояния системы Тк№

1.1.2 Диаграмма состояния системы ТЬТа

1.1.3 Диаграмма состояния системы №-Та

1.1.4 Диаграмма состояния системы Ть№-Та

1.2 Элементы кристаллохимического анализа термодинамических условий существования фаз

1.2.1 Размерный фактор Юм-Розери

1.2.2 Объемный эффект (правило Вегарда-Зена)
1.2.3 Электронная концентрация
1.3 Создание слоевых композиционных систем Та-Т1№ с использованием ионно-плазменных методов
1.4. Модификация поверхностных слоев металлов и сплавов с использованием импульсных электронных пучков низких энергий
Постановка задач исследований
2 Материалы и методика эксперимента
2.1 Составы сплавов, приготовление и обработка поверхности образцов перед облучением. Режимы электронно-ионно-плазменных модификации поверхностных слоев никелида титана
2.2. Рентгенодифракционные методы исследования материалов с градиентными структурами в поверхностных слоях
2.2.1 Использование различных геометрических схем отражения рентгеновских лучей для исследования структуры поверхностных слоев

2.2.2 Оценка толщины анализируемого слоя
2.2.3 Качественный фазовый анализ
2.2.4 Прецизионное определение параметров кристаллических решеток исследуемых фаз
2.2.5 Определение микродеформаций методом «зт2|/» и напряжений 1-го рода
2.2.6 Определение размеров областей когерентного рассеяния и напряжений 2-ого рода методом аппроксимаций
2.3 Методы исследований структуры, физико-химических, механических и геометрических свойств поверхностных слоев
2.3.1 Ожэ-спектроскопия
2.3.2 Просвечивающая и растровая электронная микроскопия
2.3.3 Оптическая микроскопия и профилометрия
2.3.4 Определение адгезионной прочности сцепления покрытия с подложкой методом царапания (Бсга^ЬДез!)
2.3.5 Динамическое наноиндентирование
2.3.6 Испытания на растяжение
3 Структура и свойства покрытий из тантала и, примыкающих к ним поверхностных слоев никелида титана
3.1 Кристаллохимический прогноз растворимости и стабильности фазы В2 в трехкомпонентных сплавах на основе никелида титана, легированных танталом
3.2 Элементный состав в приповерхностных слоях никелида титана с покрытиями из тантала и его изменение после электронно-пучковых воздействий
3.3 Структурно-фазовые состояния и их изменение по глубине от поверхности в образцах Та/П№

3.3.1 Рентгенодифракционные исследования
3.3.2 Исследования методами просвечивающей, растровой электронной и оптической микроскопии
3.4 Физико-механические свойства приповерхностных слоев в образцах Та/ТіМ Заключение по разделу
4 Структура и свойства композиций на основе никелида титана и поверхностного сплава, легированного танталом
4.1 Влияние параметров облучения низкоэнергетическим сильноточным электронным пучком на структурно-фазовые состояния в двойных сплавах на основе никелида титана
4.2 Сравнительный анализ величины внутренних напряжений в образцах никелида титана, модифицированных электронным пучком
4.3 Рентгенодифракционные исследования структурно-фазовых состояний после импульсной обработки электронным пучком образцов Та/Ті№
4.4 Электронно-микроскопические исследования структурно-фазовых состояний после импульсной обработки электронным пучком образцов Та/Ті №
4.5 Влияние обработки электронными пучками на физикомеханические свойства образцов (Та/Ті№)е
4.6 Морфология и шероховатость поверхности образцов ТІМ до и после электронно-ионно-плазменной обработки
Заключение по разделу 4 Выводы
Список литературы

визуализации имплантатов из сплава на основе Т1№ при эндохирургических операциях [54]. Из литературных источников известно два структурных состояния тантала: высокотемпературная фаза а-Та с ОЦК структурой (1тЗт, а=3.3030 А) и низкотемпературная фаза Р-Та с тетрагональной структурой (Р42/тпт, 0=6=10.194 А, с=5.313А) [55]. Впервые фаза Р-Та была
обнаружена Альтманом в 1965 году [56]. На основании сопоставления теоретических и экспериментальных данных [57] было доказано, что наиболее вероятной конфигурацией фазы Р-Та является элементарная ячейка состоящая из 30 атомов и сходная по структуре с Р-ТГ. Данная фаза является твердой, хрупкой и термически неустойчивой. При температуре Тр. а=750=775°С метастабильная фаза Р-Та переходит в стабильную фазу а-Та. По сравнению с р-Та фаза а-Та является пластичной и обладает более высокими показателями коррозийной стойкости. Помимо различий в физикомеханических свойствах и структуре (Таблица 1.7), данные фазы отличаются и по морфологическому признаку. Как было показано в работах [58-60], а-Та формируется в виде частиц игольчатой формы, в то время как Р~Та в виде частиц сферической формы.
Магнетронное осаждение покрытий из тантала
Магнетронное осаждение является универсальным методом получения покрытий из металлов, сплавов, полупроводников и диэлектриков. Полученные с помощью данного метода покрытия обладают высокой чистотой, однородностью, адгезионной прочностью сцепления с подложкой и низкой пористостью [61-62].
В результате магнетронного осаждения тантала свойства и кристаллическая структура покрытий зависят от условий и режима осаждения [63-]. Так, формирование фазы а-Та, наблюдается при осаждении покрытий на нагретую подложку [64, 65], при наличии напряжений смещения [59, 66, 67], увеличении энергии [59, 67], а также при осаждении на такие материалы как алюминий ниобий или титан [65]. Однако, зачастую, покрытия включают в себя как фазу а-Та, так и фазу Р-Та [68-70].