Влияние ионно- и электронно-пучковых воздействий на химический состав, морфологию и адгезионную прочность покрытий из молибдена или тантала на поверхности никелида титана

• Автор: Арышева, Галина Владиславовна
• Шифр специальности: 01.04.07, 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 220 с. : ил.

Введение

1 Физические принципы формирования и модификации тонких

поверхностных слоев на поверхности сплавов с эффектами памяти

формы с использованием ионных и электронных пучков и

плазменных струй

1.1 Основные сведения о диаграмме состояний системы ПЫц мартенситных превращениях и эффектах неупругости в сплавах на основе никелида титана
1.2 Физические и химические основы повышения биосовместимости и коррозионной стойкости никелида титана путем поверхностного легирования с использованием импульсных ионных пучков
1.3 Механизмы и закономерности формирования покрытий на поверхности твердого тела при использовании метода магнетронного осаждения
1.4 Механизмы и закономерности формирования модифицированных слоев на поверхности твердого тела при воздействии ионными пучками средних энергий
1.5 Механизмы и закономерности формирования модифицированных слоев на поверхности твердого тела при воздействии импульсными электронными пучками низких энергий

Постановка задачи

2 Материалы и методы обработок и исследований
2.1 Составы сплавов, мишеней для магнетронного осаждения и режимы ионно и электроннопучковых обработок
2.2 Изучение морфологии поверхности образцов методами компьютерной оптической микроскопии, растровой электронной микроскопии и оптической профилометрии
I
2.3 Определение элементного состава и распределения химических элементов в системе покрытиеподложка с использованием электронной Ожеспектроскопии и рентгеноспектрального микроанализа
2.4 Определение адгезионных свойств системы покрытиеподложка методом царапания
3 Влияние ИОНЮ и электроннопучковых воздействий на химический состав покрытий из молибдена и тантала на поверхности никелида титана
3.1 Закономерности распределения химических элементов в субмикронных покрытиях из молибдена и тантала переменной толщины, переходных слоях и материалеоснове из никелида титана и влияние на них импульсных пучков ионов средних энергий
3.2 Закономерности изменения химического состава в покрытиях из тантала, переходных слоях и прилежащих к ним поверхностных слоях материалаосновы из никелида титана после импульсных воздействий на них низкоэнергетическими сильноточными электронными пучками
3.3 Закономерности изменения химического состава в покрытиях из молибдена, переходных слоях и прилежащих к ним поверхностных слоях материалаосновы из никелида титана после импульсных воздействий на них низкоэнергетическими сильноточными электронными пучками
4 Влияние ионно и электроннопучковых воздействий на морфологию покрытий из молибдена и тантала на поверхности никелида титана
4.1 Особенности морфологии исходной поверхности образцов из никелида титана
4.2 Морфология поверхности субмикронных покрытий из молибдена и
тантала, осажденных магнетронным методом на подложку из никелида титана
4.3 Закономерности изменения морфологии и шероховатости поверхности покрытий из молибдена и тантала при использовании ионнопучковых воздействий средних энергий
4.4 Закономерности изменения морфологии и шероховатости поверхности композиций покрытия из молибдена или тантала основа из никелида титана при использовании низкоэнергстических электроннопучковых воздействий
5 Адгезионная прочность металлических покрытий на поверхности
никелида титана и элионные способы ее повышения
5.1 Влияние химического состава покрытий, переходных слоев и их толщины на адгезионные свойства композиций покрытия из молибдена или тантала основа из никелида титана
5.2 Влияние ионной и электроннопучковой модификации на адгезионные свойства композиций покрытия из молибдена или тантала основа из никелида титана
Список использованной литературы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Также, одной из актуальных задач при создании защитных барьерных покрытий является разработка новых наноструктурных материалов и покрытий, обладающих комплексом важных характеристик . В к наноструктурным объектам предложено относить объекты с размером зерен менее 0 нм. Основные различия в поведении наноструктурных и обычных материалов связаны с тем, что в первом случае значительную роль играют поверхностные явления вследствие значительного увеличения объемной доли границ раздела за счет уменьшения величины зерна. Это приводит к новым физическим явлениям и уникальным характеристикам, присущим наномасштабу. Таким образом, специфические свойства наноструктурных покрытий во многом обусловлены особенностью их структуры высокая объемная доля границ раздела осуществление деформации по типу зерпограничиого проскальзывания присутствие межкристаллитных аморфных прослоек изменение взаимной растворимости компонентов в фазах выделения. Все эти особенности позволяют достичь рекордных значений физических, химических, механических и трибологических свойств материала при переходе к наноструктурному состоянию. В тех случаях, когда требуется одновременно обеспечить сохранение функциональных свойств сплавов на основе ПТП сверхэластичности и памяти формы, а также повышение коррозионной стойкости и биосовместимости, в ряде работ , показано, что выполнение такой задачи оказывается возможно без изменения химического состава в объеме сплава, что важно для сохранения температурных интервалов мартенситного превращения и, следовательно, к смещению температур формовосстановления. Эффективной в этом случае является модификация поверхностных свойств материала, обеспечиваемая изменением химического состава, атомной кристаллической структуры основных фаз сплава, микро и наноструктуры в тонком поверхностном слое материала при воздействии на него потоками ионов или электронов. Среди задач, связанных с модификацией поверхности никелида титана и его сплавов, особое место занимает задача создания на поверхности никелида титана барьерных слоев в виде тонких нано и субмикрокристаллических покрытий, которые, одновременно препятствовали бы выходу ионов металлов в биосреду, не приводилик уменьшению эффектов сверхэластичности и памяти формы, и обладали бы высокими параметрами адгезии, коррозионной стойкости, биосовместимости. Поэтому, следует, что используя развитые подходы, можно модифицировать поверхность никелида титана на различные глубины от нм до мкм, а модифицирование поверхностей сплавов на основе Т1Ы может вызвать обеднение и обогащение Т на поверхности образца. Сегрегация в любой форме в поверхностных подслоях П, вызванная поверхностной обработкой или модификацией, должна быть устранена. Чтобы гарантировать нетоксичное поведение имплантата в организме человека. С, , Мо, Та. Выбор таких элементов в данной работе обусловлен тем что 1 Молибден в организме человека входит в состав ферментов всего 7 ферментов и является единственным из тяжелых металлов из элементов пятого периода, который можно отнести к металлам жизни. Его используют для легирования сталей, как компонент жаропрочных и антикоррозионных сплавов 2 Тантал обладает исключительной химической стойкостью, пластичностью, рентгеноконтрастностыо, высокой биологической совместимостью, прочностью, коррозионной стойкостью, тугоплавкостью 3 Кремний обнаружен в организме человека во всех органах и тканях, что свидетельствует о его высокой биосовместимости 4 Углерод как и кремний обладает высокой биосовместимостью с организмом человека, он образует полимерные цепи и прочно соединяется с водородом, кислородом, азотом и другими элементами. Столь существенная физиологическая роль углерода определяется тем, что этот элемент входит в состав всех органических соединений и принимает участие практически во всех биохимических процессах в организме человека. Поскольку эти элементы вступают в химическое взаимодействие с подложкой из никелида титана, следовательно, необходимо учитывать возможное образование фаз таблица 1. Таким образом, таблица 1. Таблица 1. ТО Л Ромбоэдрическая, аЬс9, А, а. Т4М Г. Ц.К.