Кристаллографический анализ картин дифракции и выявление роли кристаллографической ориентации при формировании фрагментированных структур в ионно-модифицированном поверхностном слое моно- и поликристаллов никелида титана тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Твердохлебова, Ассоль Валерьевна

• Твердохлебова, Ассоль Валерьевна
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Твердохлебова, Ассоль Валерьевна

Оглавление

Оглавление

Введение

1 Термоупругие мартенситные превращения, эффект памяти формы, сверхэластичность и влияние на них ионно-пучковой обработки

1 .1 Термоупругие и нетермоупругие мартенситные превращения

1 .2 Влияние внешних напряжений на развитие мартенситных превращений

1 .3 Функциональные свойства сплавов с термоупругими мартенситными

превращениями

1 .4 Кристаллографическая теория превращений в металлах и сплавах

1. 4. 1 Линейные преобразования системы координат [64]

1. 4. 2 Двойниковые кристаллы

1. 4. 3 Соотношения между различными кристаллическими решетками

1. 4. 4 Матрица поворота и ее свойства

1 .5 Основные эфекты сопровождающие взаимодействие ионных пучков с

материалами с эфектом памяти формы

1. 5. 1 Свойства ионно-модифицированных поверхностных слоев материалов

2 Материалы, методы обработки и исследований

2 .1 Составы сплава и мишеней для ионно-пучковой обработки

2 .2 Подготовка поверхности перед ионно-пучковой обработкой

2 .3 Электронная Оже-спектроскопия

2 .4 Рентгеноструктурные исследования

2. 4. 1 Прецизионное определение ориентации монокристаллов ЛЫЬ

2 .5 Наноиндентирование

2 .6 Растровая электронная микроскопия (РЭМ)

2 .7 Просвечивающая электронная микроскопия

3 Разработка метода кристаллографического анализа картин дифракции (КАКД) деформированной структуры материала с матрицей, неустойчивой к мартенситному превращению

3 .1 Вычисление матрицы деформации при В2 ^ В19' мартенситном превращении

3 .2 Вычисление матриц поворота при В2 ^ В19' мартенситном превращении

3 .3 Анализ угловой разориентации мартенситных вариантов

3 .4 Анализ угловой разориентации фрагментов структуры В2 после мартенситного

превращения

4 Применение метода КАКД в исследовании изменения структуры поверхностного слоя поли- и монокристаллов ТЬЫЬ после их облучения пучками ионов кремния

4 .1 Анализ угловой разориентации фрагментов субструктуры с одинаковой

структурой по данным ДОЭ об углах Эйлера

4 .2 Анализ угловой разориентации фрагментов со структурами В2 и В19' по данным ДОЭ об углах Эйлера

4 .3 Применение анализа угловой разориентации фрагментов субструктуры по данным ДОЭ об углах Эйлера, полученных от поликристалла ТЬЫЬ после облучения пучками ионов кремния

4 .4 Использование электронно-микроскопических картин Кикучи и микродифракций для анализа угловых разориентаций фрагментов субструктуры, сформированной в результате ионно-пучкового воздействия в приповерхностном

слое монокристаллов сплава ТЬЫЬ

4. 4. 1 Описание методического подхода и алгоритма метода

4. 4. 2 Применение метода

5 Влияние кристаллографической ориентации -зерна на изменение химического состава и физико-механические свойства ионно-модифицированных поверхностных слоев сплава ЛЫЬ

5 .1 Исследование ориентационной зависимости изменения химического (элементного) состава поверхностных слоев монокристаллов ТЬЫЬ, модифицированных пучками ионов кремния, методом Электронной Оже шектроскопии

5 .2 Исследование влияния кристаллографической ориентации на физико-механичесние свойства ионно-модифицированных поверхностных слоев монокристаллов ЛЫЬ

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Приложение A Расчет деформации решетки при мартенситном превращении

Приложение B Разработка методики определения ориентации монокристаллов

Приложение C Программа для расшифровки картин микродифракции электронов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Кристаллографический анализ картин дифракции и выявление роли кристаллографической ориентации при формировании фрагментированных структур в ионно-модифицированном поверхностном слое моно- и поликристаллов никелида титана»

Введение

Актуальность работы. Никелид титана, благодаря комплексу высоких технологических и эксплуатационных свойств, широко применяется в таких отраслях, как приборостроение, космические технологии, медицина [1-5]. Поскольку сплавы на основе никелида титана часто используются в качестве миниатюрных изделий, таких, как сердечно-сосудистые имплантаты, становится актуальной задача модификации поверхностных характеристик изделия, не приводящей к существенным изменениям свойств материала в объеме. Из анализа многочисленной литературы следует, что весьма эффективными в этих случаях являются обработки поверхности изделий потоками ионов средних энергий [6-10]. Такие обработки применяются, например, для повышения коррозионной стойкости материала или для создания на поверхности биосовместимого, свободного от никеля, слоя. При этом в приповерхностной области обрабатываемого материала возникают значительные по величине остаточные напряжения, обусловленные формированием сильнонеравновесных наноструктурных и нанофазных состояний [9; 10]. Закономерности формирования таких состояний, а также вопросы, связанные с их стабилизацией, до конца не изучены.

Поскольку тонкие эффекты обычно исследуются дифракционными методами, а в стандартных пакетах программ обработки экспериментальных данных, поставляемых с оборудованием, отсутствует функционал, позволяющий проводить числовой анализ взаимных разориентаций отдельных участков субструктуры друг относительно друга, то представляется актуальным изучение механизмов и процессов, происходящих на нано- и субмикромасштабном уровне, с учетом особенностей внутренней структуры и свойств сплавов никелида титана после ионно-пучковой обработки поверхности с использованием новых методов анализа экспериментальных данных о дифракции электронов и рентгеновских лучей от модифицированной структуры материала.

Степень разработанности темы исследования и постановка задачи. В

настоящее время довольно много работ посвящено исследованиям структуры поверхностных слоев металлических материалов, в том числе Т1Ы1 сплавов, модифицированных облучением различной природы [10-12]. Отмечается, что в результате облучения микроструктура модифицированных слоев подвергается интенсивной деформации, которая приводит к фрагментации поверхностных зерен. Анализ литературы показал, что устойчивых представлений о механизмах нано- и субмикромасштабной фрагментации структуры поверхностных слоев Т1Ы1 сплавов после воздействий пучками, закономерностях формирования нанофазных состояний, об условиях стабилизации данных структур, о влиянии локализованных в приповерхностном слое структурных изменений на функциональные свойства -эффекты памяти формы (ЭПФ) и сверхэластичности (СЭ) - до сих пор не сформировалось.

В предшествующих данному исследованию работах [13-16] по изучению влияния различных режимов ионно-плазменных и ионно-пучковых обработок с использованием ионов титана, циркония, кремния на структуру и свойства поверхностных слоев поликристаллов Т1Ы1 выявлены эффекты фрагментации не только внутри поверхностного монослоя зерен, но и в зернах, расположенных на большей глубине. Обнаружена зависимость степени фрагментированности отдельного зерна матричной В 2 фазы (В 2 - ОЦК структура, упорядоченная по типу сбс1 ) от его кристаллографической ориентации, а также появление в области фрагментации смешанного (В2 + В19') структурно-фазового состояния, в котором соседние фрагменты, принадлежащие одному и тому же исходному зерну, имели либо разную атомно-кристаллическую структуру (В2 или В19'), либо при одинаковой атомно-кристаллической структуре (В2 или В19') - разную кристаллографическую ориентацию относительно друг друга и ориентации исходного зерна. Природа этих эффектов до конца не установлена.

Исследования закономерностей формирования нано- и субмикроструктур в объеме сплава Т1Ы1 проведены и детально описаны в работах известных российских и зарубежных ученых [17-20]. Предложены механизмы формирования таких

структур, например, динамическая рекристаллизация или мартенситные превращения нетермоупругого характера, которые наблюдаются при интенсивной пластической деформации (ИПД) поликристаллов [18-20] и монокристаллов TiNi [21], соответственно. Вместе с тем, в литературе отсутствуют сведения об ориен-тационной зависимости процессов фрагментации структуры в TiNi сплавах.

Учитывая сказанное, для выявления (1) механизмов фрагментации и (2) роли кристаллографической ориентации исходной структуры в формировании фрагментированных структур в поверхностном слое TiNi сплава после воздействий на его поверхность ионными пучками, в данной работе, наряду с поликристаллами, были использованы монокристаллы сплавов на основе TiNi, поверхности которых подвергали импульсному высокодозному облучению пучками ионов кремния. Образцы монокристаллов вырезали таким образом, чтобы кристаллографическими индексами плоскостей, параллельных облучаемым поверхностям, были (001), (011) и (111) В2 структуры. Такие ориентации выбраны в связи с тем, что в В2 структуре сплава TiNi фактор Шмида равен нулю в направлении [001] («жесткая» ориентация В 2 структуры), максимален в направлении [111] («мягкая» ориентация), а в направлении [011] он принимает промежуточное значение.

Поскольку для углубления представлений о закономерностях рассматриваемых явлений требуется исследование тонких дифракционных эффектов, а методы анализа экспериментальных данных структурных исследований образцов после ИПД оказываются неприменимы к исследованию структуры приповерхностных слоев после ионно-пучковой обработки, то требуется разработка новой методологии анализа экспериментальных данных о дифракции электронов и рентгеновских лучей от модифицированного слоя.

Цель работы - выявление механизмов и закономерностей формирования фрагментированной структуры в поверхностных слоях моно- и поликристаллов сплава на основе никелида титана, модифицированных концентрированными потоками ионов кремния средних энергий с использованием нового метода кристаллографического анализа картин дифракции деформированной структуры материала с матрицей, неустойчивой к мартенситному превращению.

Задачи исследования:

1. Разработать метод кристаллографического анализа картин дифракции (КАКД) деформированной структуры материала с матрицей, неустойчивой к мартен-ситному превращению, в том числе определить виды матриц деформации и поворота для мартенситного превращения типа В2 ^ В19' и, используя данный метод,

- вычислить углы разориентации между парами вариантов мартенсита, возникновение которых возможно при В2 ^ В19' мартенситном превращении;

- вычислить углы разориентации между парами вариантов Б2-аустенита, возникновение которых возможно при В19' ^ В2 обратном мартенситном превращении.

2. Методом КАКД провести анализ структуры поверхностных слоев моно- и поликристаллов сплавов TiNi, сформированной в результате воздействия на них пучков ионов кремния, по данным о дифракции электронов, полученных методами просвечивающей и растровой электронной микроскопии (ПЭМ и РЭМ).

3. Разработать алгоритмы и программы обработки (в математической среде Wolfram) методом КАКД экспериментальных рентгено- и электронно-дифракционных данных, получаемых от деформированных и фрагментирован-ных структур в кристаллических материалах.

4. Выявить влияние кристаллографической ориентации исходной фазы В 2 сплава TiNi на: изменение элементного состава в зоне прямого воздействия ионным пучком, формирование фрагментированных структур в нижележащих слоях и физико-механические свойства (нанотвердость) интегрального поверхностного слоя, модифицированного пучками ионов кремния.

Научная новизна

1. Разработана рентгеновская методика прецизионного определения индексов кристаллографической плоскости матричной фазы (в кубической сингонии), параллельной поверхности образца монокристалла.

2. Разработан методический подход к анализу экспериментальных данных о дифракции электронов, полученных методами РЭМ и ПЭМ.

3. Созданы алгоритмы и написаны оригинальные программы анализа экспериментальных рентгено- и электронно-дифракционных данных, получаемых от структур в кристаллических материалах.

4. Получены сведения о механизмах фрагментации микроструктуры моно- и поликристаллов Т1Ы1 в результате ионно-пучковых воздействий.

5. Установлен анизотропный характер перераспределения химического состава, в том числе - обеднения поверхностного слоя никелем, обусловленный ионно-пучковой обработкой поверхности образцов монокристалла Т1Ы1 с различной кристаллографической ориентацией по отношению к ионному пучку.

6. Получены данные об анизотропии величины нанотвердости и характера ее изменения по глубине, обусловленного ионно-пучковой обработкой, в поверхностных слоях образцов монокристалла Т1Ы1 с различной кристаллографической ориентацией по отношению к ионному пучку.

Теоретическая значимость работы. Фундаментальные результаты, полученные в диссертации, позволяют расширить и уточнить представления физики конденсированного состояния о механизмах и закономерностях формирования фрагментированных структур в поверхностных слоях поли- и монокристаллов сплава Т1Ы1, модифицированных концентрированными потоками ионов кремния средних энергий.

Практическое значение результатов. Обнаруженные в данной работе особенности изменения по глубине профиля концентрации никеля в ионно-модифицированных оксидном и нижележащем слоях в зависимости от кристаллографической ориентации монокристалла относительно направления воздействия пучком ионов кремния могут быть использованы для разработки практических рекомендаций при применении обработок поверхности изделий из сплавов на основе Т1Ы1 медицинского назначения потоками ионов средних энергий для создания на поверхности биосовместимого, свободного от никеля, слоя.

Разработанный метод кристаллографического анализа дифракционных картин и программы, созданные автором диссертации, могут быть использованы специалистами в области физики конденсированного состояния и в лабораторных

практикумах университетов по соответствующим специальностям при анализе дифракционных данных, полученных от любых металлов и сплавов.

Методология и методы исследования. В работе проведены экспериментальные исследования закономерностей изменения внутренней структуры поверхностного слоя поли- и монокристаллов Т1Ы1 после высокодозных (^О17^)

ионно-пучковых (со средними энергиями ионов в пучке - не более 60 кэВ) воздействий пучками ионов кремния. Для изучения особенностей структуры и свойств исследуемых материалов, применен комплекс методов исследований, таких, как:

а) рентгеновская дифрактометрия с применением оригинальных геометрии съемок и обработки полученных результатов с помощью программ «SCOrieпtatюn» и <^Тпа^1е»;

б) растровая и просвечивающая электронная микроскопия с применением оригинальных программы «TEMDiffraction» и метода анализа дифракционных картин КАКД;

в) Оже-электронная спектроскопия;

г) исследование физико-механических свойств поверхности методом динамического наноиндентирования.

Положения, выносимые на защиту

1. Методический подход, опирающийся на представления кристаллографической теории мартенситных превращений в металлах и сплавах, и метод кристаллографического анализа картин дифракции, позволяющие определить взаимную пространственную ориентацию отдельных фрагментов субструктуры друг относительно друга, независимо от фазового (аустенит или мартенсит) состояния этих фрагментов.

2. Механизмы, сценарии переориентации фрагментов структуры в приповерхностной области образца сплава ИЫЬ после облучения пучками ионов и их зависимость от кристаллографической ориентации монокристалла или поверхностного зерна поликристалла этого сплава к направлению ионного пучка.

3. Совокупность результатов, доказывающих анизотропный характер перераспределения химического состава (включая обеднение никелем), изменения физико-механических свойств (нанотвердости) в поверхностном слое и степени его фрагментации, обусловленных ионно-пучковой обработкой поверхности образцов монокристалла TiNi с различной кристаллографической ориентацией по отношению к пучку ионов кремния.

Достоверность результатов обеспечивается комплексным использованием методов исследований на современном сертифицированном оборудовании и согласованием экспериментальных результатов с данными, приведенными в литературе.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

- Международной конференции «Иерархически организованные системы живой и неживой природы». 9-13 сентября 2013 г., г.Томск, Россия;

- Первой Всероссийской научной конференции молодых ученых с международным участием «Перспективные материалы в технике и строительстве» (ПМТС-2013). 21-25 октября 2013 г., г.Томск, Россия;

- V Всероссийской конференции по наноматериалам «НАНО-2013». 23-27 сентября 2013 г., г.Звенигород, Россия;

- 54 Международной конференции «Актуальные проблемы прочности». 11-15 ноября 2013 г., г.Екатеринбург, Россия;

- The 12-th China-Russia symposium on advanced materials and technologies «Advanced metals, ceramics and composites» (CRSAMT-2013). November 20-23, 2013, Kunming, China;

- International Conference on Shape Memory and Superelastic Technologies (SMST-2013). May 20-24, 2013, Prague, Czech Republic;

- XII International Conference on Nanostructured Materials. July 13-18, 2014, Moscow, Russia; International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects. September 21-26, 2014, Tomsk, Russia;

- Международной конференции «Физическая мезомеханика многоуровневых систем - 2014». 3-5 сентября 2014г., г.Томск, Россия;

- XIV Российской научной студенческой конференции по физике твердого тела (ФТТ-2014). 13-15 мая 2014 г., г.Томск, Россия;

- XXV Российской конференции по электронной микроскопии. 2-6 июня 2014г., г.Черноголовка, Россия;

- Международной конференции «Физическая мезомеханика многоуровневых систем - 2015». 21-25 сентября 2015 г., г.Томск, Россия;

- VI Международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» (DFMN-2015). 10-13 ноября 2015 г., Москва, Россия.

Публикации. Основное содержание работы изложено в 23 научных публикациях, в том числе 2 статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК [22; 23], 3 статьи в журналах, включенных в библиографические базы данных цитирования Web of Science и Scopus [24-26], 18 докладов и тезисов в материалах научных конференций различного уровня [27-44].

Личный вклад соискателя состоит в подготовке образцов для структурных исследований и механических испытаний, проведении экспериментов, обработке полученных результатов и сопоставлении их с литературными данными, разработке методов анализа экспериментальных данных (методика прецизионного определения ориентации монокристаллов кубической сингонии, метод кристаллографического анализа картин дифракции), разработке алгоритмов и написании оригинальных программ для анализа экспериментальных данных, в совместном с научным руководителем Мейснер Л.Л. формулировке и обсуждении задач диссертационной работы, обсуждении и формулировке основных научных положений и выводов, написании статей по теме диссертации.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка сокращений и условных обозначений, списка лите-

ратуры, включающего 139 наименований, трех приложений. Всего 172 страницы машинописного текста, в том числе 41 рисунок, 13 таблиц.

Соответствие диссертации паспорту специальности. Диссертационная работа по своим целям, задачам, содержанию, методам исследования и научной новизне соответствует пункту 3 «Изучение экспериментального состояния конденсированных веществ (сильное сжатие, ударные воздействия, изменение гравитационных полей, низкие температуры), фазовых переходов в них и их фазовые диаграммы состояния») паспорта специальности 01.04.07 Физика конденсированного состояния (физико-математические науки).

Благодарность. Выражаю глубокую признательность научному руководителю д.ф.-м.н., профессору Мейснер Людмиле Леонидовне за поставленную задачу, а также помощь и поддержку при ее решении, заведующему лабораторией материаловедения сплавов с памятью формы ИФПМ СО РАН д.ф.-м.н., профессору Лоткову Александру Ивановичу и всем сотрудникам этого замечательного коллектива за активную заинтересованность и помощь в получении экспериментальных данных. Отдельная благодарность д.ф.-м.н. Полетике Тамаре Михайловне, д.ф.-м.н. Панченко Елене Юрьевне и д.ф.-м.н. Астафуровой Елене Геннадьевне за внимательное отношение, полезные замечания и подсказки, которые позволили улучшить работу.

1 Термоупругие мартенситные превращения, эффект памяти формы, сверхэластичность и влияние на них ионно-пучковой обработки

Известно, что закалка стали приводит к повышению ее твердости. После полировки и травления в этой стали, под микроскопом, наблюдается специфическая структура, которую называют мартенситом. Структура мартенсита состоит из линзообразных областей, в которых произошла перестройка атомов в кристаллических зернах аустенита из ГЦС решетки в ОЦК (или в ОЦТ) решетку. Такое бездиффузионное превращение называют мартенситным превращением [1].

Помимо сталей, подобное бездиффузионное мартенситное превращение можно наблюдать и во многих других сплавах и соединениях, таких как Т1 — N1, Си — 2п, N1 — А1, Си — А1 — и др. В настоящее время термин мартенситное превращение широко используется для обозначения одного из типичных превращений, происходящих в твердом теле.

Мартенситное превращение (МП) можно определить как превращение посредством деформации сдвига на основе кооперативного движения атомов. При этом сохраняется однозначное соответствие между решеткой исходной (аусте-нитной) фазы и решеткой мартенсита. Если исходная фаза имеет упорядоченную структуру, то и в мартенситной фазе вследствие соответствия решеток также образуется упорядоченная атомно-кристаллическая структура [1; 45; 46].

Таким образом, для мартенситного превращения характерны следующие особенности:

1. Превращение является бездиффузионным. Диффузии атомов на большие расстояния не происходит.

2. Превращение характеризуется поверхностным рельефом (или деформацией формы) постоянной величины. Если отполировать до зеркального блеска образец, находящийся в высокотемпературной фазе Р, то после охлаждения до температуры ниже мартенситного перехода на поверхности возникает рельеф, обу-

словленный образованием мартенситной фазы М. Изменение формы при МП обуславливает механизм деформации, проявляющийся в эффекте памяти формы.

3. Кристаллы мартенсита характеризуются плоскостью габитуса (поверхностью раздела между исходной и мартенситной фазами).

4. Решетки исходной и мартенситной фаз связаны ориентационными соотношениями.

5. Решетка мартенситной фазы всегда содержит дефекты кристаллического строения.

Это обусловлено тем, что в результате превращения решетки исходной фазы (рисунок 1 а) в решетку мартенситной фазы (рисунок 1 б), происходит скольжение (рисунок 1 в) или двойникование (рисунок 1 г).

Рисунок 1 - Деформация решетки и дополнительная деформация скольжением или двойникованием (штриховой линией показано действительное изменение формы)[1].

Эту деформацию называют деформацией с инвариантной решеткой. С помощью электронного микроскопа можно обнаружить следы такой деформации -дислокации, дефекты упаковки и двойниковые дефекты [1; 3; 45-47].

1 .1 Термоупругие и нетермоупругие мартенситные превращения

Наиболее общей чертой МП является то, что они происходят в твердой среде при низких температурах, когда диффузионные процессы заморожены. Проявления МП чрезвычайно многообразны. Среди превращений, носящих название мартенситные, есть превращения близкие ко второму роду и ярко выраженные

а)

превращения первого рода, сопровождающиеся большими тепловыми и объемными эффектами и значительным гистерезисом между прямым и обратным превращениями.

Поскольку МП являются фазовыми переходами первого рода, их принято характеризовать температурами начала и конца превращения. Превращение из аустенита в мартенсит (прямое превращение) характеризуется температурой М5 появления зародышей мартенситной фазы в аустенитной матрице и температурой М^ завершения формирования мартенсита. При обратном превращении эти температуры обозначаются как А3 и А^.

Термодинамический анализ МП основан на изучении температурной зависимости свободных энергий Гиббса исходной и мартенситной фаз (рисунок 2) [3; 45-47]. Точка пересечения кривых Т0 означает температуру равновесия фаз. Для превращения исходной фазы в мартенситную необходимо, чтобы свободная энергия мартенситной фазы была ниже, чем соответствующая энергия исходной фазы. Мартенситное превращение начинается при переохлаждении до температуры М5, более низкой, чем Т0. Для начала обратного МП, наоборот, необходим перегрев до температуры А3, более высокой, чем Т0. Движущей силой превращения является разность свободных энергий Гиббса двух фаз (рисунок 2): АОл-м , AGM -л . Изменение энергии Гиббса при прямом МП в общем случае может быть записано [45]

АОлм = АНл-м - ТАБл-м + + А£йЛ;м + 5Елм + АЕлм (1)

В данном выражении АНл-м - изменение энтальпии при МП; Т- температура; АБл-м - изменение энтропии при превращении; АЕЛ^ - внутренняя упругая

энергия, возникающая в матрице вследствие формирования мартенсита; АЕЛл-м -внутренняя энергия, связанная с пластической деформацией скольжением в областях исходной фазы вблизи образовавшихся кристаллов мартенсита; 8ЕЛ-м - необратимая энергия, которая рассеивается при МП и определяется внутренним сопротивлением при движении межфазной границы; АЕЛ-м - поверхностная энергия

межфазной границы. объема вещества.

Все величины в уравнении (1) рассматриваются в единице

с/

„ А-м, АО Ц

0™

I х^^ 1 1 \ ! ^ ДО

1 1 1 1 51 1 1

М5 Т„ А.

Рисунок 2 - Зависимость свободной энергии аустенита Сл и мартенсита от температуры [3]

Обычно первые два слагаемых в выражении (1) обозначают как изменение химической энергии при превращении [3; 45; 46; 48]

Д^ =АЯ - ТЫ (2)

При температуре Т = Т0, АОшм = 0 и может быть вычислена температура равновесия фаз Т0 = ЛЯ/Л5. Рост кристаллов мартенсита начинается после переохлаждения до температуры М5, при которой изменение свободной химической энергии АОхим, будет превышать свободную энергию нехимической природы [3; 45; 46; 48]

ДОА-м = А-м АЕЛ-М , 5ЕА-М , АЕЛ-М (3)

нхим АЕ а м + пл + а + 5 V /

упр

Таким образом, появление кристалла мартенсита внутри исходной матрицы приводит к возникновению упругой и поверхностной энергий. Превращение может быть полностью обратимым при условии, что различия между кристаллическими решетками фаз мало, а приспособление (аккомодация) кристаллов новой фазы и матрицы не сопровождается пластической деформацией. Прямое и обратное превращение сопровождаются узким гистерезисом, и при обратном превра-

щении полностью восстанавливается структура исходной фазы. Обратимому характеру превращения, также способствует низкий модуль упругости и высокий предел упругости фаз, что обеспечивает упругую аккомодацию собственной деформации превращения. Такой тип МП называется термоупругим [3; 45; 46; 48].

Если, вследствие значительного различия кристаллических решеток фаз, МП не может быть аккомодировано упругим образом, то превращение сопровождается пластической деформацией матрицы, возникают структурные дефекты, препятствующие легкому движению межфазных границ. Тогда энергия АЕЛл-м, обусловленная пластической деформацией вносит основной вклад в АО^м. Движущая сила прямого превращения АОл-м близка по величине движущей силе АОм-л обратного превращения. Поэтому можно считать, что в рассматриваемом

случае переохлаждение (Т0 — М5) и перегрев — Т0) одинаковы. Тогда Т0 выражается по формуле Кауфмана [45; 46]

_м, + л, (4)

Т° 2 ■

Обратное превращение в этом случае происходит путем зарождения и роста кристаллов аустенита внутри мартенситной матрицы, а не за счет постепенного уменьшения размеров кристаллов мартенсита. Этот процесс сопровождается увеличением числа ориентировок аустенитной фазы в отличие от восстановления исходной ориентировки при термоупругом превращении. Такие МП называются не-термоупругими.

Степень переохлаждения (Т0 — М5), необходимая для начала МП, зависит от величины энергии нехимической природы АО^-м, которая определяется множеством параметров, таких как форма и взаимное положение мартенситных кристаллов, топология упругих полей и кристаллографических несовершенств - дислокаций, дисперсных частиц и т.д. В сплавах Ре — N1 температурный гистерезис превращения, который определяется как Г = л^ -или Г = лз -мf, очень большой ~400К. В сплавах Аи — Сй, как и в других сплавах с ЭПФ, температурный

гистерезис мал и составляет (5 + 30)К [1; 3; 45]. Такое различие определяется различной движущей силой превращения, значит, нехимическая свободная энергия, необходимая для превращения, в сплавах Аи — Cd небольшая, а в сплавах Ре — N1, велика. Поэтому в сплавах с ЭПФ наблюдается термоупругое МП, а в сплавах на основе железа, МП носит нетермоупругий характер.

В той или иной мере все МП являются обратимыми, резкой границы между термоупругими и нетермоупругими превращениями нет, и вопрос скорее заключается в величине гистерезиса между прямым и обратным превращением. В некоторых случаях (сплавы Си — Бп, Ре — Ре — ИЬ — Со — Т1) можно изменять тип МП путем термической обработки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Твердохлебова, Ассоль Валерьевна, 2017 год

Список литературы

1. Ооцука, К. Сплавы с эффектом памяти формы / К. Ооцука, К. Симидзу, Ю. Судзуки, Ю. Сэкигути, Ц. Табаки, Т. Хомма, С. Миядзаки; Под ред. Х.Фунакубо. - Москва: Металлургия, 1990. -224 с.

2. Machado L.G., Savi M.A. Medical applications of shape memory alloys // Brazilian J. Med. Biol. Res. 2003. -V. 36. -№ 6. -P. 683-691.

3. Гюнтер, В.Э. Никелид титана. Медицинский материал нового поколения / В.Э. Гюнтер, В.Н. Ходоренко, Ю.Ф. Ясенчук и др. — Томск: Изд-во МИЦ. — 2006. — 296 с.

4. Лохов В.А., Няшин Ю.И., Кучумов А.Г. Сплавы с памятью формы: применение в медицине. Обзор моделей, описывающих их поведение // Российский журнал биомеханики. -2007. -Т. 11. -№ 3. -С. 9-27.

5. Yoneyama, T. Shape memory alloys for biomedical applications / T Yoneyama, S Miyazaki. - Cambridge: Elsevier, 2008. -352 p.

6. Баллуфи, Р.В. Фазовые превращения при облучении / Р.В. Баллуфи, А.Г. Кинг; Под ред. Ф.В. Нолфи. : -Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1989. -312 с.

7. Погребняк А.Д., Тюрин Ю.Н. Модификация свойств материалов и осаждение покрытий с помощью плазменных струй // Успехи физических наук. -2005. -Т. 175. -№ 5. -С. 515-544.

8. Погребняк А.Д., Братушка С.Н., Левинтант-Заяц Н. Высокодозная ионная имплантация в NiTi для улучшения эффекта памяти формы и псевдопластичности // Журнал нано-электроной физики. -2013. -Т. 5. -№ 1. -С. 01016.

9. Поут, Д.М. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками / Д.М. Поут, Г. Фоти, Д.К. Джекобсон; пер. с англ. под ред. А.А. Углова. -М.: Машиностроение, 1987. -424 с.

10. Лотков, А.И. Наноинженерия поверхности. Формирование неравновесных состояний в поверхностных слоях материалов методами электронно-ионно-плазменных технологий / А.И. Лотков, С.Г. Псахье, А.Г. Князева, Н.Н. Коваль, А.Д. Коротаев, А.Н. Тюменцев, В.П. Сергеев, С.Н. Кульков, Л.Л. Мейснер, В.Н. Гришков. -Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. -276 с.

11. Мейснер Л.Л., Никонова И.В., Лотков А.И., Раздорский В.В., Котенко М.В. Влияние ионно- и электронно-лучевой модификации поверхности на коррозионные свойства и биосовместимость никелида титана в экспериментах in vivo / Л.Л. Мейснер, И.В. Никонова, А.И. Лотков, и др. // Перспективные материалы. -2008. -№ 3. -С. 15-27.

12. Нейман А.А., Мейснер Л.Л., Лотков А.И., Семин В.О. Фазовые и структурные состояния, индуцированные в приповерхностных слоях никелида титана импульсными сильноточными электронно-пучковыми воздействиями // Известия высших учебных заведений. Физика. -2015. -Т. 58. -№ 2. -С. 103-112.

13. Мейснер С.Н. Фрагментация структуры приповерхностного слоя никелида титана, вызванная импульсным воздействием на его поверхность пучками ионов кремния // Известия высших учебных заведений. Физика. -2014. -Т. 57. -№ 3. -С. 108-115.

14. Meisner L.L., Lotkov A.I., Matveeva V.A., Artemieva L. V, Meisner S.N., Matveev A.L. Effect of silicon, titanium, and zirconium ion implantation on NiTi biocompatibility // Adv. Mater. Sci. Eng. -2012. -V. -2012. -P. 706094.

15. Лотков А.И., Мейснер Л.Л., Гришков В.Н., АИ Л. Сплавы на основе никелида титана: ионно-лучевая, плазменная и химическая модификации поверхности // Физика металлов и металловедение. -2005. -Т. 99. -№ 5.

16. Meisner L.L., Sivokha V.P., Lotkov A.I., Derevyagina L.A. Surface morphology and plastic deformation of the ion-implanted TiNi alloy // Phys. B Condens. Matter. -2001. -V. 307. -№ 1. -P. 251-257.

17. Валиев Р.З., Пушин В.Г., Гундеров Д.В., Попов А.Г. Использование интенсивных деформаций для получения объемных нанокристаллических материалов из аморфных сплавов // ДАН. -2004. -Т. 398. -№ 1. -С. 54.

18. Дударев Е.Ф., Валиев Р.З., Колобов Ю.Р., Лотков А.И., Пушин В.Г., Бакач Г.П., Гундеров Д.В., Дюпин А.П., Куранова Н.Н. О природе аномально высокой пластичности высокопрочных сплавов никелида титана с эффектами памяти формы. II. Особенности механизмов пластической деформации при изотермическом нагружении // Физика металлов и металловедение. -2009. -Т. 107. -№ 3. -С. 316-330.

19. Лотков А.И., Батурин А.А., Гришков В.Н., Копылов В.И. О возможной роли дефектов кристаллического строения в механизмах нанофрагментации зеренной структуры при интенсивной холодной пластической деформации металлов и сплавов // Физическая мезомеханика. -2007. -Т. 10. -№ 3.

20. Jiang S., Zhang Y., Zhao Y. Dynamic recovery and dynamic recrystallization of NiTi shape memory alloy under hot compression deformation // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. -2013. -V. 23. -№ 1. -P. 140-147.

21. Тюменцев А.Н., Литовченко И.Ю., Пинжин Ю.П., Коротаев А.Д., Сурикова Н.С., Гирсова С.Л., Нестеренков В.А. Новый механизм локализации деформации в аустенитных сталях. I. Модель неравновесных фазовых (мартенситных) превращений в полях высоких локальных напряжений // Физика металлов и металловедение. -2003. -V. 95. -№ 2. -P. 86-95.

22. Полетика Т.М., Мейснер Л.Л., Гирсова С.Л., Твердохлебова А.В., Мейснер С.Н. Роль кристаллографической анизотропии в формировании структуры имплантированных слоев монокристаллов NiTi // Письма в ЖТФ. -2016. -V. 42. -№ 6. -P. 6-13.

23. Мейснер С.Н., Мейснер Л.Л., Лотков А.И., Твердохлебова А.В. Измельчение структуры приповерхностного слоя никелида титана после ионной модификации ионами кремния // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. -2015. -V. 58. -№ 4. -P. 267-271.

24. Psakhie S.G., Meisner S.N., Lotkov A.I., Meisner L.L., Tverdokhlebova A. V. Effect of Surface Alloying by Silicon on the Corrosion Resistance and Biocompatibility of the Binary NiTi // J. Mater. Eng. Perform. -2014. -V. 23. -№ 7. -P. 2620-2629.

25. Meisner L.L., Poletika T.M., Meisner S.N., Tverdokhlebova A. V, Girsova S.L., Shulepov I.A. Structure of the near-surface layer of NiTi on the meso-and microscale levels after ion-beam surface treatment // AIP Conference Proceedings. : American Institute of Physics Inc., -2014. -P. 415-418.

26. Meisner L.L., Tverdokhlebova A. V, Poletika T.M., Girsova S.L., Meisner S.N. Crystallographic analysis of the implanted TiNi monocrystal containing misoriented localized shear mesobands in its near-surface layer [001]B2 // AIP Conference Proceedings. : American Institute of Physics Inc., -2015. -P. 020148.

27. Meisner S., Tverdochlebova A., Meisner L., Lotkov A. Influence of the Silicon Ion Beam Impact on the Physical, Chemical and Topological Surface Properties of a Binary NiTi-based Alloy // The 12-th China-Russia symposium on advanced materials and technologies "Advanced metals, ceramics and composites" (CRSAMT-2013). November 20-23, 2013, Kunming, China: Yunnan Science and Technology Press, -2013. -P. 299-302.

28. Мейснер С.Н., Лотков А.И., Мейснер Л.Л., Сергеев В.П., Твердохлебова А.В. Анализ фрагментированной структуры поверхностного слоя никелида титана сформированной в результате ионно-пучковых воздействий с использованием метода дифракции обратнорассеянных электронов // Международная конференция «Иерархически организованные системы живой и неживой природы». 9-13 сентября 2013 г., г.Томск, Россия: сбориник материалов, г.Томск, -2013. -С. 278.

29. Meisner S.N., Lotkov A.I., Meisner L.L., Sergeev V.P., Neiman A.A., Tverdohlebova A.W. Investigation of Microstructure Formation in the Near-Surface

Layers of the Nickel Titanium Alloy after Silicon Ion-Plasma Impact // International Conference on Shape Memory and Superelastic Technologies (SMST-2013). May 2024, 2013, Prague, Czech Republic: ASM International, -2013. -P. 354.

30. Мейснер Л.Л., Лотков А.И., Мейснер С.Н., Твердохлебова А.В. Исследование градиентных структур в модифицированных слоях моно- и поликристаллов сплавов на основе никелида титана методами дифракции обратнорассеянных электронов и рентгеновских лучей // 54 Международная конференция «Актуальные проблемы прочности». 11-15 ноября 2013 г., г.Екатеринбург, Россия: сбориник материалов, г.Екатеринбург, -2013. -С. 177.

31. Твердохлебова А.В., Мейснер С.Н., Мейснер Л.Л., Лотков А.И., Миронов Ю.П. Исследование фрагментации микроструктуры после ионно-пучковых воздействий на поверхности монокристаллов никелида титана // Международная конференция «Иерархически организованные системы живой и неживой природы». 9-13 сентября 2013 г., г.Томск, Россия: сбориник материалов, г.Томск, -2013. -С. 325.

32. Мейснер Л.Л., Твердохлебова А.В., Мейснер С.Н. Исследование ориентационной зависимости изменения и фрагментации микроструктуры после ионно-пучковых воздействий в монокристаллах сплава на основе никелида титана // Первая Всероссийская научная конференция молодых ученых с международным участием «Перспективные материалы в технике и строительстве» (ПМТС-2013). 21-25 октября 2013 г., г.Томск, Россия: , -2013. -С. 324-327.

33. Мейснер Л.Л., Лотков А.И., Мейснер С.Н., Твердохлебова А.В. Формирование фрагментированных нано- и субмикроструктур в поверхностных слоях моно- и поликристаллов сплавов никелида титана с использованием ионно-пучковых и плазменных обработок // V-я Всероссийская конференция по наноматериалам НАН0-2013. 23-27 сентября 2013 г., г.Звенигород, Россия: сборник материалов, Москва, -2013. -С. 112.

34. Мейснер С.Н., Лотков А.И., Мейснер Л.Л., Твердохлебова А.В. Исследование градиентных структур в модифицированных поверхностных слоях моно- и поликристаллов сплавов на основе никелида титана методами дифракции обратнорассеянных электронов и рентгеновских лучей // V-я Всероссийская конференция по наноматериалам «НАН0-2013». 23-27 сентября 2013 г., г.Звенигород, Россия: сборник материалов, Москва, -2013. -С. 118.

35. Мейснер Л.Л., Мейснер С.Н., Лотков А.И., Гирсова С.Л., Полетика Т.М., Твердохлебова А.В. Исследование структуры приповерхностного слоя никелида титана, модифицированного пучками ионов кремния // XXV Российская конференция по электронной микроскопии. 2-6 июня 2014г., Черноголовка, Россия: сбориник материалов, г.Черноголовка, -2014. -С. 118.

36. Meisner L.L., Lotkov A.I., Meisner S.N., Tverdokhlebova A. V. Nanoengineering of the High Biocompatible Surface Layers for Cardiac and Vascular Implants with Use of the Ion-Plasma Technologies // XII International Conference on Nanostructured Materials. July 13-18, 2014, Moscow, Russia: conference materials, Moscow, -2014. -P. 326.

37. Tverdokhlebova A. V, Meisner S.N. Fragmented structure and orientation relationships between different fragments in tini after ion implantation // International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects. September 21-26, 2014, Tomsk, Russia: conference materials, Tomsk, -2014. -P. 323.

38. Мейснер Л.Л., Полетика Т.М., Мейснер С.Н., Твердохлебова А.В., Гирсова С.Л. Механизмы фрагментации структуры приповерхностного слоя никелида титана в результате воздействия на него ионными пучками // Международная конференция «Физическая мезомеханика многоуровневых систем - 2014». 3-5 сентября 2014г., г.Томск, Россия: сбориник материалов, г.Томск, -2014. -С. 387.

39. Твердохлебова А.В., Мейснер Л.Л., Мейснер С.Н. Анализ угловой разориентации фрагментов субструктуры поверхностных зерен никелида титана после воздействия на них ионами кремния // Международная конференция «Физическая мезомеханика многоуровневых систем - 2014». 3-5 сентября 2014г., г.Томск, Россия: сбориник материалов, г.Томск, -2014. -С. 403.

40. Мейснер С.Н., Лотков А.И., Твердохлебова А.В., Мейснер Л.Л., Полетика Т.М., Гирсова С.Л. Комплексные дифракционные исследования субструктуры и внутризеренных границ раздела, возникающих в поверхностных слоях TiNi после воздействий на них ионными пучками // Международная конференция «Физическая мезомеханика многоуровневых систем - 2014». 3-5 сентября 2014г., г.Томск, Россия: сбориник материалов, г.Томск, -2014. -С. 264.

41. Твердохлебова А.В., Мейснер С.Н. Метод кристаллографического анализа угловой разориентации фрагментов субструктуры поверхностных зерен никелида титана после воздействия на них ионами кремния // XIV российская научная студенческая конференция по физике твердого тела «ФТТ-2014». 13-15 мая 2014 г., г.Томск, Россия: сбориник материалов, г.Томск, -2014. -С. 106.

42. Meisner S.N., Lotkov A.I., Meisner L.L., Tverdokhlebova A. V. Diffraction complex investigation of silicone coatings and modified surface layers of titanium nickel // International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects. September 2126, 2014, Tomsk, Russia: conference materials, Tomsk, -2014. -P. 268.

43. Твердохлебова А.В., Мейснер Л.Л., Мейснер С.Н. Кристаллографический анализ ориентаций мезополос локализованного сдвига в приповерхностном слое имплантированного монокристалла [001]В2 NiTi // Международная конференция «Физическая мезомеханика многоуровневых систем - 2015». 21-25 сентября 2015 г., г.Томск, Россия: сбориник материалов, г.Томск, -2015. -С. 488.

44. Твердохлебова А.В., Мейснер Л.Л., Гирсова С.Л., Полетика Т.М., Мейснер С.Н. Кристаллографический анализ мезополос деформации в поверхностных слоях имплантированного монокристалла [001]В2 NiTi // VI международная конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» (DFMN-2015). 10-13 ноября 2015 г., Москва, Россия: , -2015. -С. 522-524.

45. Otsuka, K. Shape Memory Materials / K. Otsuka, C.M. Wayman. -Cambridge: Cambrudge University Press, 1998. -284 p.

46. Пушин, В.Г. Предпереходные явления и мартенситные превращения / В. Г. Пушин, В. В. Кондратьев, В. Н. Хачин. - Екатеринбург : УрО РАН -Екатеринбург. : Екатеринбург, 1998. -367 с.

47. Кокорин, В.В. Мартенситные превращения в неоднородных твердых растворах / В. В. Кокорин; АН УССР, Ин-т металлофизики. -Киев : Наук. думка, 1987. -165с.

48. Хачин, В.Н. Никелид титана / В.Н. Хачин, В.Г. Пушин, В. В. Кондратьев. -Москва: Наука, 1992. -161 с.

49. Müller I., Xu H. On the pseudo-elastic hysteresis // Acta Metall. Mater. -1991. -V. 39. -№ 3. -P. 263-271.

50. Чумляков Ю.И., Панченко Е.Ю., Киреева И.В., Твердохлебова А.В., Овсянников А.В., Караман И., Сехитоглу Х. Функциональные свойства ферромагнитных монокристаллов Co-Ni-Al, Ni-Fe-Ga, Co-Ni-Ga с термоупругими мартенситными превращениями // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. -2005. -Т. 2. -№ 4. -С. 17-23.

51. Панченко Е.Ю., Твердохлебова А.В., Чумляков Ю.И., Караман И., Сехитоглу Х. Термоупругие мартенситные превращения, эффект памяти формы и сверхэластичность в ферромагнитных монокристаллах Ni 54 Fe 19 Ga 27 // Известия Российской академии наук. Серия физическая. -2006. -Т. 70. -№ 9. -С. 1355-1358.

52. Chumlyakov Y., Panchenko E., Kireeva I., Karaman I., Sehitoglu H., Maier H.J., Tverdokhlebova A., Ovsyannikov A. Orientation dependence and tension/compression asymmetry of shape memory effect and superelasticity in ferromagnetic Co 40 Ni 33 Al 27, Co 49 Ni 21 Ga 30 and Ni 54 Fe 19 Ga 27 single crystals // Mater. Sci. Eng. A. -2008. -V. 481. -P. 95-100.

53. Otsuka K., Ren X. Recent developments in the research of shape memory alloys // Intermetallics. -1999. -V. 7. -№ 5. -P. 511-528.

54. Корнилов, И.И. Никелид титана и другие сплавы с памятью формы / И.И. Корнилов, О.К. Белоусов, Е.В. Качур. -Москва: Наука, 1977. -181 с.

55. Matsumoto O., Miyazaki S., Otsuka K., Tamura H. Crystallography of martensitic transformation in Ti-Ni single crystals // Acta Metall. -1987. -V. 35. -№ 8. -P. 21372144.

56. Otsuka K., Ren X. Physical metallurgy of Ti-Ni-based shape memory alloys // Prog. Mater. Sci. -2005. -V. 50. -№ 5. -P. 511-678.

57. Wayman C.M. Crystallographic theories of martensitic transformations // J. Less Common Met. -1972. -V. 28. -№ 1. -P. 97-105.

58. Falk F. Model free energy, mechanics, and thermodynamics of shape memory alloys // Acta Metall. -1980. -V. 28. -№ 12. -P. 1773-1780.

59. Твердохлебова А.В. Термоупругие мартенситные превращения и высокотемпературная сверхэластичность в ферромагнитных монокристаллах Ni_54Fe_19Ga_27 // Физика и химия высокоэнергетических систем: Сборник материалов II Всероссийской конференции молодых ученых. 4-6 мая 2006 г., г.Томск, Россия: Томский государственный университет, -2006. -С. 124-126.

60. Твердохлебова А.В., Тимофеева Е.Е. Термоупругие мартенситные превращения и ориентационная зависимость механических и функциональ-ных свойств ферромагнитных монокристаллов Ni_54Fe_19Ga_27 // Физика и химия наноматериаллов: Сборник материалов международной школы-конференции молодых ученых. 13-16 декабря 2005 г., г.Томск, Россия: Томский государственный университет, -2005. - С. 244-247.

61. Твердохлебова А.В. Особенности термоупругих мартенситных превращений, эффект памяти формы и сверхэластичность в ферромагнитных монокристаллах Co_38Ni_33Al_29 // Физика и химия высокоэнергетических систем: Сборник материалов I Всероссийской конференции молодых ученых. 26-29 апреля 2005 г., г.Томск, Россия: Томский государственный университет, -2005. -С. 124-126.

62. Твердохлебова А.В., Панченко Е.Ю., Тимофеева Е.Е., Чумляков Ю.И. Эффект памяти формы и сверхэластичность в ферромагнитных [001] монокристаллах Ni-Fe-Ga при деформации растяжением и сжатием // Известия высших учебных заведений. Физика. -2006. -№ 3. -Приложение. -С. 72-74.

63. Roytburd A.L., Slutsker J. Equilibrium two-phase microstructure at phase transformation in a constrained solid // Mater. Sci. Eng. A. -1997. -V. 238. -№ 1. -P. 23-31.

64. Кристиан, Д. Теория превращений в металлах и сплавах. Часть 1 -Термодинамика и общая кинетическая теория / Д. Кристиан. -М.: Мир, 1978. -806с.

65. Lieberman D.S., Wechsler M.S., Read T.A. Cubic to orthorhombic diffusionless phase change—experimental and theoretical studies of AuCd // J. Appl. Phys. -1955. -V. 26. -№ 4. -P. 473-484.

66. Knowles K.M., Smith D.A. The crystallography of the martensitic transformation in equiatomic nickel-titanium // Acta Metall. -1981. -V. 29. -№ 1. -P. 101-110.

67. Miyazaki S., Kimura S., Otsuka K., Suzuki Y. The habit plane and transformation strains associated with the martensitic transformation in Ti-Ni single crystals // Scr. Metall. -1984. -V. 18. -№ 9. -P. 883-888.

68. Miyazaki S., Otsuka K., Wayman C.M. The shape memory mechanism associated with the martensitic transformation in Ti-Ni alloys—I. Self-accommodation // Acta Metall. -1989. -V. 37. -№ 7. -P. 1873-1884.

69. Лурье, А.И. Аналитическая механика / А.И. Лурье -М.:Гос. изд-во физ.-мат. лит., 1961. -824 с.

70. Орлов, А.Н. Границы зерен в металлах / А.Н. Орлов. -Москва: М.: Металлургия, 1980. -156 с.

71. Bollmann, W. Crystal defects and crystalline interfaces / W. Bollmann. -New York: Springer, 1970. -254 p.

72. Корн, Г. Справочник по математике (для научных работников и инженеров) / Г. Корн, Т. Корн. -М.: Наука, 1974. -832 с.

73. Комаров, Ф.Ф. Ионная имплантация в металлы / Ф.Ф. Комаров. -М.:Металлургия, 1990. -216 с.

74. Бойко В.И., Валяев А.Н., Погребняк А.Д. Модификация металлических материалов импульсными мощными пучками частиц // Успехи физических наук. -1999. -Т. 169. -№ 11. -С. 1243-1271.

75. Погребняк А.Д., Кульментьева О.П. Структурно-фазовые превращения в поверхностных слоях и свойства металлических материалов после импульсного воздействия пучков частиц // Ф1П ФИП PSE. -2003. -Т. 1. -№ 2. -С. 108-136.

76. Погребняк О.Д., Береснев В.М., Братушка С.Н.М., Левштант-Зайонтц Н., Levintant-Zayonts N., Погребняк А.Д., Братушка С.Н.М., Береснев В.М., Levintant-Zayonts N. Эффект памяти формы и сверхэластичность сплавов никелида титана, имплантированных высокими дозами ионов // Успехи химии. -2013. -Т. 82. -№ 12. -С. 1135-1159.

77. Duvanov S.M., Balogh A.G. Two-stage diffusion and nanoparticle formation in heavily implanted polycrystalline Al 2 O 3 // Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. B Beam Interact. with Mater. Atoms. -2000. -V. 171. -№ 4. -P. 475-480.

78. Fleischer R.L., Price P.B., Walker R.M. Ion explosion spike mechanism for formation of charged-particle tracks in solids // J. Appl. Phys. -1965. -V. 36. -№ 11. -P. 3645-3652.

79. Кадыржанов, К.К. Ионно-лучевая и ионно-плазменная модификация материалов / К.К. Кадыржанов, Ф.Ф. Комаров, А.Д. Погребняк, В.С. Русаков, Т.Э. Туркебаев. -М.:Изд-во МГУ, 2005. -640 с.

80. Saravanan P., Raja V.S., Mukherjee S. Effect of plasma immersion ion implantation of nitrogen on the wear and corrosion behavior of 316LVM stainless steel // Surf. Coatings Technol. -2007. -V. 201. -№ 19. -P. 8131-8135.

81. Levintant-Zayonts N., Kucharski S. Surface characterization and wear behavior of ion implanted NiTi shape memory alloy // Vacuum. -2009. -V. 83. -P. S220-S223.

82. Hirvonen, J.K. Treatise on Materials Science and Technology: Ion Implantation / J.K. Hirvonen. -New York: Academic press, -1980. -502 p.

83. Agulló-López F., Climent-Font A., Muñoz-Martín Á., Olivares J., Zucchiatti A. Ion beam modification of dielectric materials in the electronic excitation regime: cumulative and exciton models // Prog. Mater. Sci. -2016. -V. 76. -P. 1-58.

84. Dhara S. Formation, dynamics, and characterization of nanostructures by ion beam irradiation // Crit. Rev. solid state Mater. Sci. -2007. -V. 32. -№ 1-2. -P. 1-50.

85. Jain I.P., Agarwal G. Ion beam induced surface and interface engineering // Surf. Sci. Rep. -2011. -V. 66. -№ 3. -P. 77-172.

86. Pogrebnjak A.D., Bratushka S.N., Beresnev V.M., Levintant-Zayonts N. Shape memory effect and superelasticity of titanium nickelide alloys implanted with high ion doses // Russ. Chem. Rev. -2013. -V. 82. -№ 12. -P. 1135.

87. Narojczyk J., Werner Z., Barlak M., Morozow D. The effect of Ti preimplantation on the properties of TiN coatings on HS 6-5-2 high-speed steel // Vacuum. -2009. -V. 83. -P. S228-S230.

88. Zhang K.M., Zou J.X., Bolle B., Grosdidier T. Evolution of residual stress states in surface layers of an AISI D2 steel treated by low energy high current pulsed electron beam // Vacuum. -2013. -V. 87. -P. 60-68.

89. Rautray T.R., Narayanan R., Kwon T.-Y., Kim K.-H. Surface modification of titanium and titanium alloys by ion implantation // J. Biomed. Mater. Res. Part B Appl. Biomater. -2010. -V. 93. -№ 2. -P. 581-591.

90. Ensinger W. Modification of materials by irradiation of heavy ions with energies from keV to GeV // Radiat. Meas. -2005. -V. 40. -№ 2. -P. 712-721.

91. Zou J.X., Grosdidier T., Zhang K.M., Dong C., Weber S. Mechanism of surface modifications on a NiTi alloy treated with low energy high current pulsed electron beam // Eur. Phys. J. Appl. Phys. -2008. -V. 43. -№ 03. -P. 327-331.

92. Диденко, А.Н. Эффекты дальнодействия в ионно-имплантированных металлических материалах / А.Н. Диденко, Ю.П. Шаркеев, Э.В. Козлов. -Томск: Изд-во науч.-техн. лит., 2004. -328 с.

93. Журавлев, В.Н. Сплавы с термомеханической памятью и их применение в медицине / В.Н. Журавлев, В.Г. Пушин. -Екатеринбург: УрО РАН, 2000. -150 с.

94. Martinez E., Engel E., Planell J.A., Samitier J. Effects of artificial micro-and nano-structured surfaces on cell behaviour // Ann. Anatomy-Anatomischer Anzeiger. -2009. -V. 191. -№ 1. -P. 126-135.

95. Schmidt B. Nanostructures by ion beams // Radiat. Eff. Defects Solids. -2007. -V. 162. -№ 3-4. -P. 171-184.

96. Никитенков, Н.Н. Методы исследования твёрдости поверхности материалов / Н.Н. Никитенков, И.А. Шулепов, И.Б. Степанов, О.С. Тупикова. -Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. -140 с.

97. Phillips V.A., Lifshin E. Structural Characterization of Materials by Use of Electron Microscopy and Spectroscopy // Annu. Rev. Mater. Sci. -1971. -V. 1. -№ 1. -P. 1-92.

98. Evans Jr C.A., Blattner R.J. Modern experimental methods for surface and thin-film chemical analysis // Annu. Rev. Mater. Sci. -1978. -V. 8. -№ 1. -P. 181-214.

99. Schwartz, A.J. Electron backscatter diffraction in materials science / A.J. Schwartz, M. Kumar, B.L. Adams, D.P. Field. -New York:Springer, 2009. -V 2. -403 p.

100. Weirich, T.E. Electron crystallography: Novel approaches for structure determination of nanosized materials / T.E. Weirich, J.L. Labar, X. Zou. -New York: Springer, 2006. -536 p.

101. Cockayne D.J.H. The study of nanovolumes of amorphous materials using electron scattering // Annu. Rev. Mater. Res. -2007. -V. 37. -P. 159-187.

102. Rollett A.D., Lee S.-B., Campman R., Rohrer G.S. Three-dimensional characterization of microstructure by electron back-scatter diffraction // Annu. Rev. Mater. Res. -2007. -V. 37. -P. 627-658.

103. Qi L., Yang L., Niu J., Feng Y., Zhang J. Microstructure evolution of grade X100 Pipeline under plastic deformation condition // Adv. Mater. Sci. Eng. -2010. -V. 2010. -P. 180975.

104. Griesshaber E., Ubhi H.S., Schmahl W.W. Nanometer scale microstructure and microtexture of biological materials revealed by high spatial resolution (15 to 5 kV) EBSD // Materials Science Forum. , -2012. -P. 924-927.

105. Ubhi H.S., Jiang H. Study of Micro-texture during Recovery and Recrystallisation in Folded bcc and fcc Sheet Samples // Materials Science Forum. , -2012. -P. 667-670.

106. Ubhi H.S., Houghton A., Saithala J. An EBSD Study of Texture Variation along Pilger Reduced Titanium Alloy Tubes // Materials Science Forum. , -2012. -P. 643646.

107. Ribeiro S.B., Andrade T.G., Paula A.D.S., Lins J.F.C., Mahesh K.K., Braz Fernandes F.M. Textural Evolution Evaluated by EBSD and XRD after Thermal Treatment in Ni-Ti Shape Memory Alloy // Materials Science Forum. , -2012. -P. 884887.

108. Basu R., Jain L., Maji B., Krishnan M., Mani Krishna K. V, Samajdar I., Pant P. Microstructural Irreversibilities Under Thermal Cycling in Ni-Ti-Fe Shape Memory Alloys // Materials Science Forum. , -2012. -P. 888-891.

109. Mandal S., Mishra S.K., Kumar A., Samajdar I., Sivaprasad P. V, Jayakumar T., Raj B. Evolution and characterization of dynamically recrystallized microstructure in a titanium-modified austenitic stainless steel using ultrasonic and EBSD techniques // Philos. Mag. -2008. -Т. 88. -№ 6. -P. 883-897.

110. Tai C.W., Baba-Kishi K.Z. Microtexture studies of PST and PZT ceramics and PZT thin film by electron backscatter diffraction patterns // Textures Microstruct. -2002. -V. 35. -№ 2. -P. 71-86.

111. Lischewski I., Gottstein G. Nucleation and variant selection during the a--y--a phase transformation in microalloyed steel // Acta Mater. -2011. -V. 59. -№ 4. -P. 1530-1541.

112. Giannuzzi L.A., Stevie F.A. A review of focused ion beam milling techniques for TEM specimen preparation // Micron. -1999. -V. 30. -№ 3. -P. 197-204.

113. Сурикова Н.С., Литовченко И.Ю., Корзникова Е.А. Структурные превращения в монокристаллах никелида титана при интенсивной пластической деформации // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. -2013. -Т. 18. -№ 4-2. -С. 1966-1967.

114. Сурикова Н.С., Тюменцев А.Н., Евтушенко О.В. Мартенситное превращение под напряжением в [001] кристаллах никелида титана и его связь с механическим двойникованием В2-фазы // Известия высших учебных заведений. Физика. -2009. -Т. 52. -№ 6. -С. 58.

115. Сурикова Н.С., Корзникова Е.А. Механизмы структурной фрагментации в монокристаллах TiNi (Fe, Mo) при интенсивной пластической деформации //

Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. -2015. -Т. 56. -№ 10. -С. 54-58.

116. Сурикова Н.С., Клопотов А.А., Корзникова Е.А. Механизмы пластической деформации и формирования микро-и нанокристаллического состояния в сплавах на основе никелида титана // Физика металлов и металловедение. -2010. -Т. 110. -№ 3. -С. 285-294.

117. Meisner S.N., Meisner L.L., Lotkov A.I., Tverdokhlebova A. V. Surface modification of titanium nickelide after bombardment by silicon ions // Steel Transl. -2015. -V. 45. -№ 4. -P. 258-261.

118. Ezaz T., Sehitoglu H., Abuzaid W., Maier H.J. Higher order twin modes in martensitic NiTi—The (201) case // Mater. Sci. Eng. A. -2012. -V. 558. -P. 422-430.

119. Ezaz T., Sehitoglu H., Maier H.J. Energetics of twinning in martensitic NiTi // Acta Mater. -2011. -V. 59. -№ 15. -P. 5893-5904.

120. Krishnan M., Singh J.B. A novel B19' martensite in nickel titanium shape memory alloys // Acta Mater. -2000. -V. 48. -№ 6. -P. 1325-1344.

121. Ezaz T., Sehitoglu H. Type II detwinning in NiTi // Appl. Phys. Lett. -2011. -V. 98. -№ 14. -P. 141906.

122. Ii S., Yamauchi K., Maruhashi Y., Nishida M. Direct evidence of correlation between (201} B19' and {114} B2 deformation twins in Ti-Ni shape memory alloy // Scr. Mater. -2003. -V. 49. -№ 7. -P. 723-727.

123. Zhang J.X., Sato M., Ishida A. Deformation mechanism of martensite in Ti-rich Ti-Ni shape memory alloy thin films // Acta Mater. -2006. -V. 54. -№ 4. -P. 11851198.

124. Zhao J., Meng F.L., Zheng W.T., Li A., Jiang Q. Theoretical investigation of atomic-scale (001) twinned martensite in the NiTi alloy // Mater. Lett. -2008. -V. 62. -№ 6. P. 964-966.

125. Wolfram Research. Wolfram Mathematica [Электронный ресурс]. URL: http://www.wolfram.com/mathematica/ (дата обращения: 01.01.2017).

126. Тюменцев А.Н., Сурикова Н.С., Литовченко И.Ю., Пинжин Ю.П., Коротаев А.Д., Лысенко О.В. Новый механизм пластического течения в полосах локализации и двойниках деформации В2-фазы никелида титана путем неравновесных мартенситных превращений в полях напряжений // Физика металлов и металловедение. -2003. -Т. 95. -№ 1. -С. 97-106.

127. Tan L., Crone W.C. Surface characterization of NiTi modified by plasma source ion implantation // Acta Mater. -2002. -V. 50. -№ 18. -P. 4449-4460.

128. Kucharski S., Levintant-Zayonts N., Luckner J. Mechanical response of nitrogen ion implanted NiTi shape memory alloy // Mater. Des. -2014. -V. 56. -P. 671-679.

129. Czeppe T., Levintant-Zayonts N., Swiatek Z., Michalec M., Bonchyk O., Savitskij G. Inhomogeneous structure of near-surface layers in the ion-implanted NiTi alloy // Vacuum. -2009. -V. 83. -P. S214-S219.

130. Tian H., Schryvers D., Liu D., Jiang Q., Humbeeck J. Van. Stability of Ni in nitinol oxide surfaces // Acta Biomater. -2011. -V. 7. -№ 2. -P. 892-899.

131. Shabalovskaya S.A., Tian H., Anderegg J.W., Schryvers D.U., Carroll W.U., Humbeeck J. Van. The influence of surface oxides on the distribution and release of nickel from Nitinol wires // Biomaterials. -2009. -V. 30. -№ 4. -P. 468-477.

132. Liu X., Chu P.K., Ding C. Surface nano-functionalization of biomaterials // Mater. Sci. Eng. R Reports. -2010. -V. 70. -№ 3. -P. 275-302.

133. Tokarsky J., Capkova P. Structure compatibility of TiO 2 and SiO 2 surfaces // Appl. Surf. Sci. -2013. -V. 284. -P. 155-164.

134. Betz, G. Sputtering by particle bombardment / G. Betz, G. Carter. -Berlin: Springer, 1983. -488 p.

135. Гундеров Д.В., Куранова Н.Н., Лукьянов А.В., Уксусников А.Н., Прокофьев Е.А., Юрченко Л.И., Валиев Р.З., Пушин В.Г. Применение интенсивной пластической деформации кручением для формирования аморфного и нанокристаллического состояния в большеразмерных образцах сплава TiNi // Физика металлов и металловедение. -2009. -Т. 108. -№ 2. -С. 139-146.

136. Bragg W.L. The diffraction of short electromagnetic waves by a crystal // Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. , -1913. -P. 4.

137. Горелик, С.С. Рентгенографический и электронно-оптический анализ / С.С. Горелик, Ю.А. Скаков, Л.Н. Расторгуев. -М.: МИСиС, 1994. Вып. 3. -328 с.

138. Otsuka K., Sawamura T., Shimizu K. Crystal structure and internal defects of equiatomic TiNi martensite // Phys. status solidi. -1971. -V. 5. -№ 2. -P. 457-470.

139. Хирш, П. Электронная микроскопия тонких кристаллов / П. Хирш, А. Хови, Р. Николсон, Д. Пэшли, М. Уэлан. -М. Мир, 1968. -575 с.