Структурно-фазовые состояния, формируемые путем импульсного электронно-пучкового легирования танталом поверхностных слоев никелида титана, и физико-механические свойства слоевых композитов (TiNi-Ta)/TiNi тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Гудимова, Екатерина Юрьевна

• Гудимова, Екатерина Юрьевна
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Гудимова, Екатерина Юрьевна

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 И-№

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 33 1.4. Модификация поверхностных слоев металлов и сплавов с использованием импульсных электронных пучков низких энергий 3 8 Постановка задач исследований

2 Материалы и методика эксперимента 44 2.1 Составы сплавов, приготовление и обработка поверхности образцов перед облучением. Режимы электронно-ионно-плазменных модификации поверхностных слоев никелида титана 44 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 «sin2v|/» и напряжений 1-го рода

2.2.6 Определение размеров областей когерентного рассеяния и напряжений 2-ого рода методом аппроксимаций ^q

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 67 подложкой методом царапания (Scratch-test)

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 Ta/TiNi

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/Т1№

Заключение по разделу 3

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/П№

4.4 Электронно-микроскопические исследования структурно-фазовых состояний после импульсной обработки электронным пучком образцов ТаАП№

4.5 Влияние обработки электронными пучками на физико-механические свойства образцов (Та/Тл№)е

4.6 Морфология и шероховатость поверхности образцов Т1№ до и после электронно-ионно-плазменной обработки 190 Заключение по разделу 4 199 Выводы 204 Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структурно-фазовые состояния, формируемые путем импульсного электронно-пучкового легирования танталом поверхностных слоев никелида титана, и физико-механические свойства слоевых композитов (TiNi-Ta)/TiNi»

ВВЕДЕНИЕ

Современный научно-технический уровень развития общества выдвигает новые требования к свойствам используемых кристаллических материалов. Эффективным способом улучшения и создания новых свойств используемых материалов является синтез покрытий на поверхности или модификация их поверхностных слоев путем высокоэнергетических воздействий с использованием различных (электронно-, ионно-пучковых и плазменных) источников энергии [1-10]. Перспективная область применения отмеченных методов - медицина с задачей повышения биосовместимости металлических материалов, используемых, в первую очередь, в кардио- и сосудистой хирургии. Результатом перечисленных обработок является формирование приповерхностных композиционных слоев, которые характеризуются сильнонеравновесными структурно-фазовыми состояниями с градиентами химического состава, структуры и полей упругих напряжений [1, 11-16]. Исследования структуры в приповерхностной области модифицированных материалов являются актуальными, поскольку их структурно-фазовые состояния определяют свойства не только поверхностных слоев, но и модифицированных материалов в целом.

Использование сплавов на основе никелида титана в медицине обусловлено их механическими свойствами - способностью обратимо накапливать и возвращать значительную деформацию в условиях циклических изменений температуры или механических нагрузок [17-22]. Благодаря этому, как научный, так и практический интерес к данным сплавам связан с использованием миниатюрных имплантатов из никелида титана в эндоваскулярной медицине при лечении сердечно-сосудистых заболеваний и созданием на их поверхности тонких микро-, субмикро- наноразмерных слоев, наделенных новыми свойствами. Наиболее важной, требующей решения в данном контексте, называют проблему биохимической совместимости используемых материалов. Решение этой проблемы может быть достигнуто путем создания барьерных слоев, предотвращающих выход никеля (токсичный

элемент) в биоткани и кровь. Однако, не менее важными являются проблемы повышения усталостных свойств, биомеханической совместимости этих сплавов (их биомеханической интеграции с гладко-мышечными биологическими тканями), а также повышения рентгеноконтрастности материала имплантата при эндохирургических операциях. Покрытие из тантала или присутствие этого элемента в поверхностном слое должно решить проблему рентгеноконтрастности изделий из никелида титана, которая особенно остро проявляется при операциях на сосудах малого диаметра. Учитывая, что сплавы системы ТьТа-№ относятся к высокотемпературным сплавам с памятью формы с температурными интервалами формовосстановления и/или сверхэластичности, расположенными на 70-400 градусов выше температуры человеческого тела (Т^) [23-26], можно рассчитывать, что при более низких температурах (КГц.) поверхностные слои никелида титана, легированные танталом, будут характеризоваться свойствами мартенситной фазы, более пластичной, обладающей ресурсом недислокационных (мартенситно-двойниковых) каналов деформации. В конечном итоге, это должно способствовать повышению комплекса физико-механических свойств модифицированного сплава на основе никелида титана в целом.

Из анализа литературы [2, 10, 12, 89, 92] следует, что при воздействии высокоинтенсивными пучками плазмы и/или электронов на поверхности Тл№ на глубину ~10 мкм и более формируется сложная градиентная структура, происходят изменения фазового состава сплава с образованием неравновесных твердых растворов и дополнительных фаз на основе Т! и легирующих элементов, а также аморфных и аморфно-кристаллических состояний. Однако до конца не ясными остаются причины и природа процессов, происходящих в структуре поверхностных слоев при таких воздействиях. Во многом это связано с недостатком надежных экспериментальных данных о реализуемых в процессе применяемых обработок изменениях структуры и фазового состояния на микро-и наноуровнях как в поверхностных слоях материала, так и на глубине, значительно превышающей глубину проникновения первичного потока частиц.

Основной трудностью является многофакторность и взаимосвязь процессов, одновременно происходящих в материале во время воздействия пучком и после его окончания.

На сегодняшний день опубликовано небольшое число работ, посвященных изучению структуры и свойств сплавов на основе никелида титана, легированных танталом. В работах [23-26] исследовано влияние объемного легирования танталом на структуру и температуры мартенситного превращения трехкомпонентных сплавов систем (№51Т149)1-хТах и №5оТ15о-уТау. Исследования результатов ионно-плазменного легирования танталом поверхностных слоев сплавов на основе никелида титана описаны в [75-78]. Однако, данные исследования касаются только свойств биосовместимости и коррозионной стойкости и не дают полного представления о том, что из себя представляет поверхностный модифицированный слой и каково его влияние на исследуемые свойства.

Таким образом, цель работы - исследовать закономерности формирования структурно-фазовых состояний в поверхностных слоях никелида титана после импульсного электронно-пучкового плавления или легирования танталом и их влияние на физико-механические свойства получаемых композитов.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Исследовать влияние температурного фактора на структурно-фазовые состояния внутри покрытий и переходных слоев с материалом-основой при ионно-плазменном синтезе субмикронных однокомпонентных покрытий из тантала на поверхность сплава ТО^.

2. Установить зависимости адгезионной прочности к подложке из Т1№ и морфологии поверхности покрытий из тантала от их внутреннего строения, фазовых и структурных состояний, полученных в различных температурных условиях ионно-плазменного осаждения тантала.

3. Исследовать структурно-фазовые состояния, характер распределения и уровень остаточных упругих напряжений в приповерхностных слоях сплава Тл№ без покрытий при импульсных воздействиях на него низкоэнергетическим сильноточным пучком.

4. Исследовать закономерности формирования с использованием низкоэнергетических электронных пучков поверхностных трехкомпонентных сплавов на основе никелида титана и тантала, в том числе, закономерности изменения по глубине от обрабатываемой поверхности фазового состава и структурных состояний основных фаз.

Научная новизна. В работе впервые:

1. Экспериментально доказано, что температурный фактор оказывает определяющее влияние на строение (одно- или многослойность, градиетность внутренней структуры) и структурно-фазовые состояния в ионно-плазменных покрытиях на основе тантала и переходных, примыкающих к подложке из никелида титана, слоях.

2. Показано влияние многослойной градиентной структуры на адгезионную прочность ионно-плазменных покрытий из тантала на поверхности никелида титана, и определены способы повышения адгезионных свойств исследованных покрытий, основанные на изменении структуры покрытий и переходных слоев.

3. Детально исследованы градиентные структурно-фазовые состояния, сформировавшиеся в поверхностных слоях никелида титана в результате импульсного электронно-пучкового воздействия с различной плотностью энергии в пучке, и их роль в формировании и характере распределения в приповерхностных объемах остаточных упругих напряжений.

4. Экспериментально описана эволюция структуры и структурно-фазовых состояний слоевых композитов СПМ-ТауПМ, сформированных с использованием ионно-плазменного и электронно-пучкового методов поверхностной обработки.

Теоретическая значимость работы. Продемонстрирована эффективность анализа изменения кристаллохимических параметров -фактора Юм-Розери, электронной концентрации, атомного объема (проверка выполнения правила Вегарда-Зена) - в зависимости от концентрации добавляемого (легирующего) элемента для прогноза возможности формирования ограниченного твердого раствора замещения на основе выбранной трехкомпонентной системы Т1-№-Та, в том числе: прогнозировать возможность растворения определенного химического элемента (в данном исследовании - тантал) в матрице определенной фазы (В2/В19' никелида титана), оценить пределы растворимости добавляемого (легирующего) элемента для сохранения квазибинарной композиции Т1(№,Та) или (Т1,Та)№ и выбрать механизм и принцип растворения -замещение атомами легирующего элемента (тантал) атомов основных компонентов сплава (титана или никеля).

Практическая значимость работы определяется получением систематизированных и разносторонних экспериментальных данных о структуре, фазовом составе и свойствах поверхностных слоев никелида титана, сформированных в результате импульсного электронно-пучкового плавления или легирования танталом, которые в последующем могут быть использованы в качестве рекомендаций для создания функциональных модифицированных слоев для улучшения комплекса свойств сплавов на основе никелида титана медицинского назначения.

Методология и методы исследования. Для изучения особенности структуры и свойств поверхностных слоев исследуемых материалов после электронно-ионно-плазменных обработок в диссертационной работе был применен комплекс методов исследований, включающий в себя рентгеновскую дифрактометрию с изменением геометрии съемок, растровую и просвечивающую электронную микроскопию, оптическую металлографию, Оже-электронную спектроскопию, исследования морфологии и физико-

механических свойств поверхности (лазерная профилометрия, склерометрия), механические испытания на растяжение.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Экспериментальные доказательства определяющей роли температурного фактора в формировании многослойного строения, градиентной внутренней структуры, аморфно-нанокристаллических структурных и фазовых состояний, влияющих на адгезионную прочность ионно-плазменных покрытий из тантала на поверхности никелида титана.

2. Влияние неравновесных градиентных структурно-фазовых состояний, формирующихся в поверхностном слое никелида титана при импульсном электронно-пучковом воздействии, на образование остаточных упругих напряжений, их локализацию вблизи поверхности и мартенситный механизм релаксации этих напряжений.

3. Кристаллохимическое обоснование и экспериментальные доказательства возможности формирования трехкомпонентной фазы В2 на основе никелида титана, легированного танталом (< 4 ат.%), в поверхностном слое толщиной <10 мкм путем импульсного плавления электронным пучком с перемешиванием пленки субмикронной толщины из тантала с подложкой из никелида титана.

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: 50-ой международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Россия, Новосибирск, 2012), Российской научной студенческой конференции «Физика твердого тела» (Россия, Томск, 2012, 2014), 3rd International Congress on Radiation Physics and Chemistry of Condensed Matter, High Current Electronics and Modification of Materials with Particle Beams

and Plasma Flows (Russia, Tomsk, 2012), V Всероссийской конференции молодых ученых «Материаловедение, технологии и экология в 3-м тысячелетии» (Россия, Томск, 2012), XIX Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (Россия, Томск, 2013), Международной конференции «Иерархически организованные системы живой и неживой природы» (Томск, Россия, 2013), V Всероссийской конференции по наноматериалам «НАН02013» (Россия, Звенигород, 2013), Всероссийской научной конференции молодых ученых с международным участием «Перспективные материалы в технике и строительстве» (Россия, Томск, 2013), Международной конференции «Сплавы с эффектом памяти формы: свойства, технологии, перспективы» (Беларусь, Витебск, 2014), XI Международной конференции студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» (Россия, Томск, 2014), Международной конференции «Физическая мезомеханика многоуровневых систем-2014. Моделирование, эксперимент, приложения» (Россия, Томск, 2014), International Conference on Martensitic Transformations (Spain, Bilbao, 2014), International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE-2014) (Tomsk, Russia, 2014).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 40 работ, из них 5 статей в научных журналах, входящих в перечень рецензируемых научных журналов и изданий, 3 статьи в журналах, включенных в библиографическую базу данных цитирования Web of Science, 32 доклада и тезисов в материалах научных конференций различного уровня.

Личный вклад соискателя состоит в подготовке образцов для структурных исследований и механических испытаний, проведении экспериментов, обработке полученных результатов и сопоставлении их с литературными данными, в совместном с научным руководителем Мейснер JT.JI. обсуждении и формулировке задач диссертационной работы, обсуждении и формулировке основных научных положений и выводов, написании статей по теме диссертации.

Соответствие диссертации паспорту специальности.

Диссертационная работа по своим целям, задачам, содержанию, методам исследования и научной новизне соответствует пункту 4 «Теоретическое и экспериментальное исследование воздействия различных видов излучений, высокотемпературной плазмы на природу изменений физических свойств конденсированных веществ» паспорта специальности 01.04.07 Физика конденсированного состояния (физико-математические науки).

Работа выполнена в рамках госбюджетных проектов СО РАН № Ш.20.2.1. (2010-2012), № III.23.2.2. (2013-2020); государственных контрактов № 16.740.11.0140 (2010-2012) и № 16.522.12.2019 (2012-2013); проекта РФФИ мол_а № 14-08-31602 (2014-2015); гранта Российского научного фонда проект №15-13-00023 (2015-2017).

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, выводов и списка литературы, который включает 175 наименований. Всего 225 страниц, в том числе 88 рисунков и 25 таблиц.

Во введении обоснована актуальность темы исследований, степень её разработанности, сформулированы цели и задачи диссертационной работы, представлены научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, методология и методы исследования, положения, выносимые на защиту, достоверность результатов, апробация работы, публикации и личный вклад соискателя, соответствие диссертации паспорту специальности, описаны структура и объём диссертации.

В первом разделе диссертации представлен литературный обзор, посвященный принципам легирования и методам формирования многокомпонентных сплавов на основе никелида титана. Описаны диаграммы состояний двух- и трехкомпонентных систем на основе титана, никеля и тантала, а также даны определения и приведены формулы расчета основных кристаллохимических параметров, которые позволяют спрогнозировать концентрационные области существования фаз на основе

выбранных элементов. Рассмотрены методы модификации поверхности никелида титана с использованием потоков заряженных частиц.

Второй раздел включает в себя описание исходных материалов, режимов и условий магнетронного осаждения покрытий из тантала и модификации поверхности исследуемых образцов импульсными низкоэнергетическими сильноточными электронными пучками, а также методов исследования.

В третьем разделе представлены результаты кристаллохимического анализа пределов растворимости легирующего элемента (Та) в никелиде титана, при котором сохраняется квазибинарная композиция Т1(№,Та) или (Т1,Та)№. Описано изменение элементного состава поверхностной области образцов ^N1 до и после электронно-ионно-плазменных методов воздействия. Проведены исследования структурно-фазовых состояний и механических свойств поверхностных слоев образцов Т1М до и после осаждение покрытий из тантала.

Четвёртый раздел посвящен изучению влияния импульсной электронно-пучковой модификации образцов Т1№ до и после осаждения покрытий из тантала на структурно-фазовые состояния поверхностных слоев. Представлен подход, демонстрирующий возможности эффективного использования рентгеновских методов для количественной оценки величины остаточных напряжений в материалах с градиентным изменением структуры и физических свойств, в том числе, модуля упругости. Описаны изменения физико-механических свойств модифицированных поверхностных слоев и композиционных сплавов после импульсной электронно-пучковой обработки образцов Т1№ с покрытиями из тантала. Проведены исследования топографии поверхности исследуемых образцов до и после проведения поверхностных ионно-плазменных и электронно-пучковых обработок.

В выводах приведены основные результаты, полученные в ходе проведенных исследований.

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

Свойства многокомпонентных сплавов на основе никелида титана зависят от состава. Поэтому для получения материала с оптимальными функциональными свойствами необходимо знать области существования твердых растворов на основе никелида титана со структурой В2 и условия образования вторых фаз. В рамках поставленных задач, необходимо провести анализ фазовых диаграмм двух- и трехкомпонентных систем на основе титана, никеля и тантала.

1.1.1 Диаграмма состояний системы ТьЮ

В системе Тл-№ существует три устойчивых соединениягТлгМ, Тг№, ТТ№3, а также ограниченные твердые растворы на основе а-, [3-титана и у-никеля (Рисунок 1.1) [17, 19-20, 27-29]. Как видно из диаграммы состояний, при температуре Т=1380°С в сплаве формируется обогащенная по никелю фаза ТОчПз с гексагональной структурой (Рб/ттс, <з=5.093 А, с=8.267 А). Вблизи эквиатомного состава за счет кристаллизации из расплава при температуре Т=1310°С формируется фаза ТТ№ с ОЦК структурой (упорядоченной по типу СбО), называемая в литературе фаза В2 (РтЗт, £7=3.02 А). Область гомогенности В2 структуры максимальна при температуре Т=1090°С (концентрация никеля изменяется от 49 ат.% до 57 ат.%) и сужается с понижением температуры. Соединение Тл2№, имеющее ГЦК структуру {Ес13т, а=11.3279 А), образуется по перитектической реакции при температуре Т=1000°С. Данные о кристаллической структуре, параметрах решеток и температуре образования основных фаз системы Ть№ приведены в таблице 1.1.

Интерес к сплавам на основе никелида титана возник после обнаружения в нем эффектов памяти формы вблизи эквиатомного состава.

1455°С

20 30 40 50 60 70 80 90 100 Содержание № (ат.%)1 N1

Рисунок 1.1- Диаграмма состояний системы Тл-№ [19]

Таблица 1.1- Кристаллическая структура, параметры решеток и температуры образования основных фаз системы Т1-№ [19, 31, 32]

Фаза Тип решетки Пространс твенная группа Температура образования, °С Параметр решетки, А

а с

ТЬ№ ГЦК РсИт 1000 11.3279 -

Т1№ (В2) ОЦК РтЗт 1310 3.02 -

Т1№3 Гексагональная Рб/ттс 1380 5.093 8.267

,СГ^&Ь ООоО

(I_аГ

а) ^ W б) ^^ с в) ^ г)

Рисунок 1.2 - Элементарная ячейка фазы В2 (а); орторомбической структуры В19 (б); В19' мартенсита (е); Я-фазы (г)

Известно [17, 19, 20, 22], что в никелиде титана могут реализоваться мартенситные превращения (МП) типа: В2—>В19, В2—>В19', В2^Я, В2^11^В19' и др. Фаза В19 имеет орторомбическую структуру (Ртст, ¿7=2.881 А, ¿=4.279 А; с=4.514А) [17]. Структура фазы В19' отличается от В19 однородной деформацией, снижающей симметрию до моноклинной (Р2,/т, ¿7=2.889 А, ¿=4.126 А, с=4.622 А и [3=96.8) [20]. Температурный интервал существования Л-фазы (ромбоэдрическая структура, ан=9.05 А, ая=89.70) в примерно от Т=210К до Т=280 К [21]. Элементарные

ячейки фаз В2, В19, В19' и К изображены на рисунке 1.2.

В работе [30] были исследованы закаленные при температуре Тзак=1073 К сплавы ТТ№ с различной концентрацией никеля (49, 49.5, 50, 50.5, 50.75, 51, 51.25, 51.5, 52, 53 ат.% М). На рисунке 1.3 представлена концентрационная зависимость параметра решетки В2 фазы от содержания никеля. Уменьшение количества никеля приводит к увеличению параметра решетки фазы В2 от 3.009А до 3.023 А. Коме того, в работе была получена зависимость состава сплава на температуры мартенситного превращения. Как видно из рисунка 1.4, увеличение концентрации никеля в сплаве (более50 ат.% №) приводит к резкому понижению температур прямого (Мн, Мк) и обратного (Ак, Ан) мартенситного превращения В2<-»В19'.

1.1.2 Диаграмма состояний системы ТьТа

Диаграмма состояний системы Тл-Та, представленная на рисунке 1.5, включает в себя 3 основные фазы: жидкую, гексагональную плотноупакованную а-фазу (Рбз/ттс), объёмно-центрированную кубическую (3-фазу (1т 3 га) [33-34]. Жидкая фаза образуется при температуре Т>3296 К за счет полного взаимного растворения титана и тантала. При понижении температуры (ниже линии солидуса) вплоть до Т= 1155 К в результате кристаллизации из расплава формируется твердый раствор (Та, (ЗТ1), имеющий ОЦК структуру ((З-фаза). Дальнейшее понижение

о

Рисунок 1.3 - Концентрационная зависимость параметра решетки В2 фазы закаленных сплавов ТП№ [30]

Рисунок 1.4 - Концентрационная зависимость температур мартенситных превращений Мн, Мк (а) и Ак, Ан (б) в закаленных сплавах [30]

Та Т\

Рисунок 1.5 - Диаграмма состояний системы И-Та [31]

Таблица 1.2 - Фазовый состав закаленных сплавов ТьТа в зависимости от концентрации тантала [36]

Содержание тантала, ат.% 1 10 15 20 25 30 35 40

Фазовый состав а' а' (а") а" а" а" а"+(3 Р Р

■кА г\-10

а*10 м

з.зоо

3.295 -

3.290

3.285

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Та

Концентрация Т|, ат.%

с, нм

0.475

0.465

а, нм

15 20 25 30 35 Концентрация Та, ат.%

Рисунок 1.6 - Концентрационная зависимость параметра решетки Р-фазы (а) [33], а'- и а"-фаз (б) [36]

температуры приводит к появлению низкотемпературной ос-фазы (Та, аТ1) с пределом растворимости титана в тантале, который составляет около 10 ат.% Ть

В работах [35-38] были проведены исследования сплавов системы ТьТа с различным содержанием тантала (1, 10, 15, 20, 25, 30, 35 и 40 ат.% Та) закаленные при температуре Тзак=1000°С. Авторами было обнаружено, что в исследуемых сплавах формируются не только а- (обозначенная в работе как а') и (3-фазы, а также орторомбическая а"-фаза. В таблице 1.2 приведен фазовый состав закаленных сплавов Т1-Та в зависимости от концентрации тантала в них. Как видно, при содержании в сплаве тантала менее 10 ат.% наблюдается наличие только а'-фазы. Дальнейшее увеличение легирующего элемента приводит к формированию а"-фазы. Сплавы с содержанием Та более 30 ат.% содержат в себе исключительно метастабильную (3-фазу. Помимо определения концентрационных границ образования фаз, в работах было проведено исследование зависимости параметров решеток а'- и а"- фаз от концентрации тантала в сплаве (Рисунок 1.6). Параметр решетки (3-фазы, как можно видеть из рисунка 1.5 <2, уменьшается при увеличении концентрации титана в сплаве вплоть до значения я=3.2855 А при 65 ат.%Тк Дальнейшее увеличение содержания титана приводит к увеличению параметра решетки.

Важно отметить, что некоторые (3-Т1 сплавы обладают эффектами памяти формы и сверхэластичности за счет обратимого мартенситного превращения а"<г-» р. Согласно [37, 38] в сплавах Та-Т1 эффект памяти формы проявляется при концентрации тантала от 25 до 40 ат.%, причем увеличение содержания тантала в сплаве на 1 ат.% приводит к понижению температуры начала мартенситных превращений Мн на 30 К. Так в сплаве с 32 ат.% тантала М„=440 К, а при 35 ат.% тантала уже Мн=373 К.

В работе[38] был определен предел прочности сплавов Т1-Та, который составил 550 МПа, при этом модуль Юнга колеблется от 66 ГПа до 75 ГПа. Также авторами было получено, что максимальная величина неупругой

деформация наблюдается в образцах ТьТа с содержанием 25 ат.% тантала и составляет 3.32%.

1.1.3 Диаграмма состояний система №-Та

Система №-Та в настоящий момент хорошо изучена [27-29, 39-40]. На диаграмме состояний системы №-Та присутствуют пять фаз: №3Та, №2Та, №Та, №Та2 и №8Та (Рисунок 1.7). В Таблице 1.3 представлены температуры фазовых переходов, тип и параметры решеток. Необходимо отметить, что в системе №-Та нет областей гомогенности фаз. Максимальная растворимость N1 в Та наблюдается при температуре 1788°С и составляет 20 ат.%, а растворимость Та в № 14 ат.%» при 1360°С.

1.1.4 Система ТьГО-Та

В работе [41] описана диаграмма состояний трехкомпонентной системы Тн№-Та, полученная при температуре Т=927°С (Рисунок 1.8). Как ^ видно, диаграмма включает в себя как минимум 9 устойчивых фаз: Т12№,

Т1№3, Та№6, Та№3, Та№2, Та№, Та2№, (Та,Т1). Кроме того, авторами

было обнаружено 7 трехфазных равновесий. Однако, особое внимание привлекает область гомогенности тройного соединения (<10 ат. %Та), в котором сохраняется структура В2 фазы.

Авторами работ [23-25] были исследованы сплавы составов №5оТ145Та5 и №5оТ147Та3. Было обнаружено наличие частиц типа (Т1,Та)2№ размера менее 1 мкм, сегрегированных по границам зерен. При этом в сплавах также наблюдается еще одна фаза, обогащенная танталом, обозначенная авторами как Р-Та. Увеличение концентрации тантала в сплаве не приводит к его значительному увеличению в матричной фазе, что подтверждает ограниченную растворимость тантала в никелиде титана. Помимо вторых фаз в трехкомпонентных сплавах присутствует В2 фаза и мартенситная фаза В19'. Параметры решеток основных фаз представлены в таблице 1.4.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гудимова, Екатерина Юрьевна, 2015 год

Список литературы

1. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками / Под ред. Дж.М. Поута, Г.Фоти, Д.К.Джекобсона. Перевод с англ. под ред. А. А. Углова. - М.: Машиностроение, 1987. - 424 с.

2. Наноинженерия поверхности. Формирование неравновесных состояний методами электронно-ионно-плазменных технологий. / Отв. Ред. Н.З. Ляхов, С.Г. Псахье. - Новосибирск: Изд-во СО РАН. - 2008. - 276с.

3. Фазовые превращения при облучении / Под ред. В.Ф. Нол фи Перевод с англ. М.Е. Резницкого, В.М. Устинщикова, А.Б. Цепелева. -Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1989. - 312 с.

4. 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.

5. Proskurovsky D., Rotshtein V., Ozur G., et al. Pulsed electron-beam technology for surface modification of metallic materials // J. Vac. Sci.Technol. A. -1998.-P. 2480-2488.

6. B. Schmidt Nanostructures by ion beams / Radiation Effects & Defects in Solids. -2007.-Vol.162, No. 3-4.-P. 171-184.

7. Лотков А.И., Мейснер Л.Л., Гришков B.H Сплавы на основе никелида титана: ионно-лучевая, плазменная и химическая модификации поверхности // ФММ. - 2005. - Т.99, вып.2 - С. 1-13

8. Perry A.J., Matossian J.N., Bull S.J., Proskurovsky D.I., Rice-Evans P.C., Page T.F., Geist D.E., Taylor J., Vajo J.J., Doty R.E., Rotshtein V.P., Markov A.B. Rapid thermal processing of TiN coatings deposited by chemical and physical vapor deposition using a low-energy, high-current electron beam: Microstructural studies and properties // Metallurgical and materials transactions A. - 1999-V.30A.-P. 2931-2939.

9. Тересов А.Д., Колубаева Ю.А., Иванов Ю.Ф. Импульсная электронно-пучковая модификация структуры и свойств сплавов титана //

Физика и химия высокоэнергетических систем: Сб.материалов V Всероссийской конференции молодых ученых - Россия, Томск, 2009. -, С. 634-637.

10. Мейснер JI.JI. Механические и физико-механические свойства сплавов на основе никелида титана с тонкими поверхностными слоями, модифицированными потоками заряженных частиц: Автореферат дис. д-ра ф.-м. наук. - Томск: ТГУ, 2004. - 32 с.

11. Uglov V.V., Kuleshov А.К., Soldatenko Е.А., Koval N.N., Ivanov Yu.F., Teresov A.D. Structure, phase composition and mechanical properties of hard alloy treated by intense pulsed electron beams // Surface & Coatings Technology. -2012. - P. 2972-2976.

12. Мейснер Jl.Jl., Сивоха В.П., Литовченко H.A., Нейман А.А., Мейснер С.Н., Дянь Ч. Влияние ионно- и электронно-лучевой модификации поверхности на эффекты сверхэластичности и памяти формы в никелиде титана// Журнал функциональныхматериалов-2007. -т.1. -№2. -С.58-65.

13. Иванов Ю.Ф., Девятков В.Н., Гончаренко И.М., Колубаева Ю.А., Крысина О.В., Коваль Н.Н., Щанин П.М. Градиент структуры и фазового состава стали, облученной электронным пучком микросекундной длительности // Физическая мезомеханика - 2004. - №7 - 4.2 - С. 173-176.

14. Tsellermaerl.B., IvanovYu. F., KonovalovS. V., and GromovV. E. Forming structural-phase states of the surface layer of steel by electron-beam treatment// Izvestiya VUZ. ChernayaMetallurgiya.- 2007. - No. 8,- P. 38-40.

15. ShabalovskayaS., AndereggJ., Van HumbeeckJ. Critical overview of Nitinol surfaces and their modifications for medical applications // Acta Biomaterialia. - 2008 - P. 447-467.

16. Jain I. P., Agarwal G. Ion beam induced surface and interface engineering // Surface Science Reports. - 2011. - T. 66, № 3-4. - P. 77-172

17. Корнилов И.И., Белоусов O.K., Качур B.B. Никелид титана и другие сплавы с эффектом «памяти». -М.: Наука, 1977. - 180 с.

18. Хачин В.Н., Пушин В.Г., Кондратьев В.В. Никелид титана: Структура и свойства // М.: Наука. - 1992. - 161 с.

19. Лотков А.И., Хачин В.Н., Гришков В.Н., Мейснер Л.Л., Сивоха В.П. Сплавы с памятью формы // Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов. Новосибирск: Наука.-1995.-Т.2.-С. 202-213.

20. Otsuka К., Ren X. Physical metallurgy of Ti-Ni-based shape memory alloys //Progress in materials science. - 2005. - T. 50. - №. 5. - C. 511-678.

21. Сплавы никелида титана с памятью формы. 4.1. Структура, фазовые превращения и свойства / Под ред. В.Г. Путина. - Екатеринбург: УрО РАН, 2006.-438 с.

22. Сверхэластичные сплавы с эффектом памяти формы в науке, технике и медицине: Справочно-библиографическое издание. // С.А. Муслов [и др.] - М: Изд. дом «Фолиум», 2010 - 455 с.

23. Gong C.W., Wang Y.N., Yang D.Z. Phase transformation and second phases in ternary Ni-Ti-Ta shape memory alloys // Materials Chemistry and Physics, - 2006. - P. 183-187.

24. Gong C.W. Martensitic transformation of Ni5oTi45Ta5 shape memory alloy // Journal of Alloys and Compounds, - 2006. - P. 61-65.

25. Gong C., Guo F., Yang D. A study on lattice parameters of martensite in Ni-Ti-Ta shape memory alloys // Journal of Alloys and Compounds, - 2006. -P. 144-147.

26. Ma J.L., Wu K.H. Effects of tantalum addition on transformation behaviour of (Ni5iTi49)i_xTax and Ni5oTi5o-yTay shape memory alloys // Materials Science and Technology, - 2000. - V.16. - P. 716-719.

27. Эллиот Р.П. Структуры двойных сплавов М.: Металлургия, 1970. - Т.1.- 456 е.; Т.2. -472 с.

28. Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов М.: Металлургия, 1962. - Т. 1, 2 - 1188 с.

29. Диаграммы состояния двойных металлических систем Справочник в 3 т.: Т.З Кн.1/ Под общ. ред. Н.П. Лякишева - М.: Машиностроение, 2001. - 872 с.

30. Гришков В.Н., Лотков А.И. Мартенситные превращения в области гомогенности интерметаллида TiNi //Физика металлов и металловедение. - 1985. - Т. 60, №. 2. - С. 351-355.

31. Predel В. Ni-Nb-Pt-Zr / Springer Vertag, 1998. - V.5I

32. Prokoshkin S.D., Korotitskiy A.V., Gundyrev V.M., Zeldovich V.I.. Low-temperature X-ray diffraction study of martensite lattice parameters in binary Ti-Ni alloys // Materials Science & Engineering. - 2008. - V.481-482. - P. 489493.

33. Predel B. Ru-Re-Zn-Zr / Springer Vertag, 1998. - V.5J.

34. Диаграммы состояния двойных металлических ситсем Справочник в 3 т.: Т.З Кн.2 / под общ. Ред. Н.П. Лякишева - М.: Машиностроение, 2001. - 448 с.

35. By water К. A., Christian J. W. Martensitic transformations in titanium-tantalum alloys //Philosophical Magazine. - 1972. - Vol. 25, No. 6. - P. 1249-1273.

36. Добромыслов А.В., Долгих Г.В., Я. Дуткевич Фазовые и структурные превращения в сплавах системы титан-тантал // Физика металлов и металловедение. - 2009. - Т. 107, № 5. - С. 539-548.

37. Buenconsejo P. J. S. et al. Shape memory behavior of Ti-Ta and its potential as a high-temperature shape memory alloy //Acta Materialia. - 2009. -Vol. 57, No. 4.-P. 1068-1077.

38. Ma Y. Q. et al. Microstructure and shape memory properties of biomedical Ti-(40-65) Та (wt.%) alloys //Materials Science Forum. - 2009. - Vol. 610.-P. 1382-1386.

39. Шанк Ф.А. Структуры двойных сплавов М.: Металлургия, 1973. -

760 с.

40. Nash A., Nash P. The Ni-Ta (Nikel-Tantalum) System // Bulletin of Alloy Phase Diagrams. - 1984. - Vol.5, No. 3. - P. 259-265.

41. Young Du Phase equilibria of the Ni-Ti-Ta system at 927°C // materials Science and Engineering A. - 2007. - P. 210-215.

42. Юм-Розери В. Введение в физическое материаловедение / Перевод с англ. В.М. Глазова и С.Н. Горина - М.: «Металлургия», 1965. -С. 201.

43. Физическое материаловедение / Под ред. Р. Кана. - М: «МИР», 1967.-Т.1 - 333 с.

44. Пирсон У. Кристаллохимия и физика металлов и сплавов. М.:Мир, 1977. - 420 с.

45. Матвеева Н.М., Козлов Э.В. Упорядоченные фазы в металлических системах. - М.: Наука, 1989. - 247 с.

46. Meisner L.L. Crystal-Chemical Aspects of the Stability of the Ordered Phase B2 in Volume Alloying of TiNi // Shape Memory Alloys: Properties, Technologies, Opportunities. - 2015. - P. 554-574.

47. Физические величины: Справочник / А.П. Бабичев, И.А. Бабушкина, A.M. Братковский и др. Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.

48. Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев J1.H. Рентгенографический и электроннооптический анализ. - М.: МИСИС, 1994. -328 с.

49. Химическая энциклопедия /Под ред. Н.С. Зефирова. - М.: Большая научная энциклопедия, 1995. - Т. 4. - 639 с.

50. Cardarelli F. Materials Handbook: A Concise Desktop Reference // Springer. - London. - 2000. - P. 353-367.

51. Ratner B.D., Hoffman A.S. Physicochemical surface modification of materials used in medicine, In: Biomaterials science: an introduction to materials in medicine. Edited by B.D. Ratner et.al., 2-nd edition, Elsevier Academic Press, 2004,-P. 201-218.

52. V.K. Balla, S. Bose, N.M. Davies, A. Bandyopadhyay Tantalum - a bioactive metal for implants // Diological and biomedical materials. - V.62, No.7. -P. 61-64.

53. Zardiackas L.D., Kraay M.J., Freese H.L. Titanium, Niobium, Zirconium, and Tantalum for Medical and Surgical Applications. - ASTM, 2005. -265 pp.

54. Cheng Y., Cai W., Li H.T., Zeng Y.F. Surface modification of NiTi alloy with tantalum to improve its biocompatibility and radiopacity // J Mater Sci, -2006.-P. 4961-4964.

55. Lee S.L., Doxbeck M., Mueller J., Cipollo M., Cote P. Texture, structure and phase transformation in sputter beta tantalum coating // Surface and Coatings Technology. - 2004. - P.44-51.

56. Read M. H., Altman C. A new structure in tantalum thin films // Applied Physics Letters - 1965. - Vol. 7, No. 3. - P. 51-52.

57. Jiang A., Yohannan A., Nnolim N.O.,. Tyson T.A, Axe L., Lee S.L., Cotec P. Investigation of the structure of (3-tantalum // Thin Solid Films - 2003. -Vol. 437. - P. 116-122.

58. Grosser M., Schmid U. The impact of sputter conditions on the microstructure and on the resistivity of tantalum thin films // Thin Solid Films. -2009. - Vol. 517 - P. 4493-4496.

59. Ren H., Sosnowski M. Tantalum thin films deposited by ion assisted magnetron sputtering // Thin Solid Films. - 2008. - Vol. 516. - P. 1898-1905.

60. Zhou Y.M., Xie Z., Xiao H.N., Hu P.F., He J. Effects of deposition parameters on tantalum films deposited by direct current magnetron sputtering // Vacuum. - 2009. - Vol. 83. - P. 286-291.

61. Данилин B.C., Сырчин B.K. Магнетронные распылительные системы.- Москва: Радио и связь, 1982 - 72 с.

62. Эйзнера А.Б. Методы получения защитных покрытий: реферат-Минск,2002. - 19 с.

63. Navid A.A., Hodge A.M. Nanostructured alpha and beta tantalum formation - Relationship between plasma parameters and microstructure // Materials Science and Engineering A. - 2012. - V.536. - P. 49-56.

64. Clevenger L. A., Mutscheller A., Harper J. M., Cabral C., Barmak Jr., and K. The relationship between deposition conditions, the beta to alpha phase transformation, and stress relaxation in tantalum thin films // J. Appl. Phys. - 1992. - Vol. 72, NolO. - P. 4918-4924.

65. Hoogeveen R. et al. Texture and phase transformation of sputter-deposited metastable Ta films and TaCu multilayers // Thin Solid Films. - 1996. -Vol. 275, No. 1,-P. 203-206.

66. Catania P., Doyle J. P., Cuomo J. J. Low resistivity body-centered cubic tantalum thin films as diffusion barriers between copper and silicon //Journal of Vacuum Science & Technology A. - 1992. - Vol. 10, No. 5. - P. 3318-3321.

67. Ino K., Shinohara T., Ushiki T., Ohmi T. Ion energy, ion flux, and ion species effects on crystallographic andelectrical-properties of sputter-deposited Ta thin-films // Journal of vacuum science & technology. A. vacuum, surfaces, and films. - 1997. - Vol. 15. -P. 2627-2635.

68. Myers S., Lin J., Souza R.M., Sproul W.D., Moore J.J. The (3 to a phase transition of tantalum coatings deposited by modulated pulsed power magnetron sputtering // Surface & Coatings Technology. - 2013. - Vol. 214. — P. 38-45.

69. Zhang M. et al. Hardness enhancement in nanocrystalline tantalum thin films //Scripta materialia. - 2006. - Vol. 54, No. 7. - P. 1227-1230.

70. Zhou Y., Li M., Cheng Y., Zheng Y.F., Xi T.F., Wei S.C. Tantalum coated NiTi alloy by PIIID for biomedical application // Surface & Coatings technology. - 2013. - Vol. 228. - P. S2-S6.

71. Cheng Y., Cai W., Li H.T. Surface characteristics and corrosion resistance properties of TiNi shape memory alloy coated with Ta // Surface & Coatings technology, - 2004. - P. 346-352.

72. Cheng Y., Cai W., Zeng Y.F. Surface characterization and immersion tests of TiNi alloy coated with Та // Surface & Coatings technology. - 2005.-P. 428-433.

73. Грибков В.А. Перспективные радиоционно-пучковых технологии обработки материалов: Учебник / Под ред. Б.А. Калина, М.: Круглый год, 2001 -528 с.

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

75. Li Y., Wei S., Cheng X., Zhang Т., Cheng G. Corrosion behavior and surface characterization of tantalum implanted TiNi alloy // Surface & Coatings Technology. -2008. - P. 3017-3022.

76. Zhao Т., Yang R., Zhong Ch. Effective inhibition of nickel release by tantalum-implanted TiNi alloy and its cyto-compatibility evaluation in vitro // J Mater Sci, - 2011.- P. 2529-2535.

77. Li Y., Zhao Т., Wei S., Xiang Y., Chen H. Effect of Ta205/Ti02 thin film on mechanical properties, corrosion and cell behavior of the NiTi alloy implanted with tantalum // Materials Science and Engineering C. - 2010. -Vol. 30.-P. 1227-1235.

78. Cheng Y. et al. Surface modification of TiNi alloy through tantalum immersion ion implantation //Surface and Coatings Technology. - 2004. -Vol. 176, No. 2.-P. 261-265.

79. Погребняк А.Д. Структурно-фазовые превращения в поверхностных слоях и свойства металлических материалов после импульсного воздействия пучков частиц // ФИП. -2003. -Т. 1, № 2. -С. 108136.

80. Остапенко М.Г., Мейснер Jl.Jl., Лотков А.И., Гудимова Е.Ю., Захарова М.А. Рентгенодифракционные исследования структурно-фазовых состояний в поверхностных слоях никелида титана, модифицированных

электронно-пучковой обработкой // Известия Томского политехнического университета. - 2014. - Т. 324. - № 3. - С. 36-41.

81. Мейснер J1.JL, Остапенко М.Г., Лотков А.И., Гудимова Е.Ю., Нейман А.А. Изменения структуры в поверхностных слоях никелида титана под действием импульсных электронных пучков // «Известия высших учебных заведений. Черная металлургия». - 2014. - №9. - С. 45-51.

82. Qin Y., Dong С., Song Z. and al. Deep modification of materials by thermal stress wave generated by irradiation of high=current pulsed electron beams // Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surface and Films. -2009,-Vol.27.-P. 430-435.

83. Zang K., Zou J., Bolle В., 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. - Vol. 87. - P. 60-68.

84. Valyaev A.N., Pogrebnyak A.D., Lavrent'ev V.I., Volkov S.N., Plotnikov S.V. Influence of the shock wave pressure gradient in a-Fe irradiated by a high-power ion beam on the occurence of a microhardness maximum at large depths // Technical Physical Letters. - 1998. - V.24, No.2. - P. 102-104.

85. Olson J.C., Davis H.A., Rej D.J., Waganaar W.J., Stinnett R.W., Intyre M.C. Deposition and Surface treatment with intense Pulesed Ion Beams // J. of Electronics Materials. - 1998. - Vol.25, No. 1. - P. 81-85

86. RotshteinV.P.,IvanovYu.F., MarkovA.B., Proskurovsky D.I. Surface alloying of stainless steel 316 with copper using pulsed electron-beam melting of film-substrate system//Surface & Coatings Technology. - 2006. - P. 6378-6383.

87. НочоЕная H.A., Шулов B.A., Ротштейн В.П. и др. Обработка изделий из титановых сплавов низкоэнергетическими электронными пучками микросекундной длительности // Физика и химия обработки материалов -1998. -№1.- С. 27-34.

88. Zou J.X. Cross-sectional analysis of the graded microstructure in an AISI D2-steel treated with low energy high-current pulaed electron beam// Applied Surface Science. - 2009,- P. 4758-4764.

89. Zhang K.M., Zou J.X., Grosdidier T. et al. Surface modification of Ni (50.6at.%) Ti by high current pulsed electron beam treatment // Journal of Alloys and Compounds. -2007. -V.434-435. - P. 682-685.

90. Ivanov Yu.F., KolubaevaYu.A., Teresov A.D., Koval N.N., Feng Lu, Guangxun Liu, YukuiGao, Xiaoyun Zhang, Zhihui Tang and Qiang Wang. Electron beam nanostructurisation of Titanium alloys surface // 9th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows: Proceedings. Russia, Tomsk: Publishing house о the IAO SB RAS, 2008. - P. 143146.

91. Иванов Ю.Ф., Колубаева Ю.А., Григорьев C.B., Овчаренко В.Е., Коваль Н.Н. Наноструктуризация поверхности твердого сплава TiC-NiCrAl методами электронно пучковой обработки // Известия Томского политехнического университета. -2008. -Т. 313. -№ 2. -С. 110-113.

92. Мейснер JT.J1., Лотков А.И., Ротштейн В.П., Миронов Ю.П., Мейснер С.Н., Нейман А.А. Формирование легированных слоев с нано- и субмикрокристаллической структурой на поверхности никелида титана при облучении импульсными электронными пучками. // Физика и химия обработки материалов. -2011. -№4. - С. 36-43.

93. Иванов Ю.Ф. и др. Структура поверхностного слоя, формирующегося в стали 08Х18Н10Т, обработанной высокоинтенсивным электронным пучком, в условиях многоцикловой усталости // Физическая мезомеханика -2011. -Т. 14, №1. -С. 75-82.

94. Gromova V.E., Gorbunova S.V., Ivanov Yu.F., Vorobieva S.V., Konovalova S.V. Formation of Surface Gradient Structural-Phase States under Electron-Beam Treatment of Stainless Steel // Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. -2011. - Vol. 5, No.5. - P. 974-978.

95. Итин В.И., Коваль Б.А., Коваль Н.Н. и др Поверхностное упрочнение сплавов на основе железа при воздействии интенсивного импульсного электронного пучка // Известия ВУЗов. Физика. - 1985. - № 6. -С.38-43.

96. Гнюсов С.Ф., Иванов Ю.Ф., Проскуровский Д.И., Ротштейн В.П. Объемные изменения микротвердости твердого сплава WC-сталь 1 ЮГ 13 при воздействии низкоэнергетического сильноточного электронного пучка // ПЖТФ. - 1999. - Т.25, вып. 20. - С. 54-59

97. Нейман А.А., Мейснер С.Н., Лотков А.И., Мейснер Л.Л. Повышение микротвердости и трещиностойкости в приповерхностных слоях никелида титана путем изменения параметров электронно-пучкового воздействия // Перспективные материалы. Специальный выпуск, -2007. -Т.2. -С.429-431.

98. Meisner L.L., Lotkov A.I., Rotshtein V.P. Surface Modification of TiNi alloy by Electron Beam Influence // Modification of material properties. -2006-258-261 pp.

99. 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 // Перспективные материалы. -2008. -№3. -С.-15-27.

100. Гончаренко И.М., Итин В.И., Исиченко С.В. и др. Повышение коррозионной стойкости стали 12Х18Н10Т путем обработки интенсивным пучком низкоускоренных электронов // Защита металлов. - 1993. - Т.29, №6. - С.932-937.

101. Zang К.М., YangD.Z., ZouJ.X. Improved in vito corrosion resistance of a NiTi alloy by high current pulsed electron beam treatment // Surface & coatings technology - 2006. - P. 3096-3102.

102. Ying Fu, Xingfang Wu, Yue Wang, Bin Li, Si-ze Yang Study of corrosion resistance property and microstructure of TiNi shape memory alloy modified by pulsed high-energy density plasma // Applied Surface Science- 2000. -Vol. 157, No.3 - P. 167-177.

103. Tan L., Crone W.C.. Surface characterization of NiTi modified by plasma source implantation // ActaMaterialia. - 2002. - V.50 - P. 4449-4460.

104. Wilson A. On variance as a measure of line broadening in diffractometry // Proc. Phys. Soc. - 1962. - Vol. 80. - P. 286-294.

105. Миронов Ю.П., Мейснер Jl.Л., Лотков А.И. Структура поверхностных слоев никелида титана, сформированных импульсным электронно-лучевым плавлением//Журнал технической физики.- 2008.- т.78.-вып.7-С. 118-126

106. Мейснер Л.Л., Миронов Ю.П., Лотков А.И. // Применение методов рентгеновской дифракции к исследованию напряженных состояний и структуры поверхностных слоев в никелиде титана, сформированных в результате электроннопучкового плавления. // Материалы конференции «Deformation & Fracture of Materials and Nanomaterials - DFMN 2007». - M. 2007. - C. 623-624.

107. Мейснер Л.Л., Дементьева М.Г., Гудимова Е.Ю. Исследование нано- и субмикрокристаллических градиентных состояний на поверхности TiNi, синтезированных электронно-лучевой обработкой // Изв. вузов. Физика. - 2009. - № 12/2.-С. 80-84.

108. Мейснер Л.Л., Лотков А.И., Остапенко М.Г., Гудимова Е.Ю., Арышева Г.В. Закономерности формирования приповерхностных градиентных структур при магнетронном осаждении молибдена на поверхность никелида титана // Перспективные материалы. - 2012. - №1. - С. 58-65.

109. Блохин М.А. Физика рентгеновских лучей. - М: Гос. Изд-во Технико-теоретической литературы, 1957. - 518 с.

110. Leoni, M., Dong, Y.H. and Scardi, P. Strain-texture correlation in r.f. magnetron sputtered thin films//Mater. Sei. Forum. - 2000. - P. 321-324.

111. Иванов A.H., Ягодкин Ю.Д. Рентгеноструктурный анализ поверхностного слоя (обзор) // Заводская лаборатория. - 2000. - Т.66, №5. -С. 24-35.

112. Rickerby D.S., Jones A.M. and Bellamy B.A. Internal stresses in titanium nitride coatings: modeling of complex stress systems// Surf. Coat. Technol. - 1988. - P. 36.

113. Миркин JI. И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. - М: Гос. изд-во физ. - мат. литературы, 1961. - 863 с.

114. Савицкая Л.К. Методы рентгеноструктурных исследований: Учебное пособие. - Томск: ТГУ, 2003. - 258 с.

115. Уманский Я.С., Скаков Ю.А., Иванов А.Н., Расторгуев Л.Н. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. М.: Металлургия, 1982.- 632 с.

116. Гинье А. Рентгенография кристаллов. - М.: Физматгиз, 1961. -

604 с.

117. Мейснер Л. Л. Исследование фазовых превращений и структурной неустойчивости в сплаве Fe3Pt: Автореферат дис. к. ф.-м. наук. -Томск, 1984,- 18 с.

118. Тейлор А. Рентгеновская металлография. - М.: Металлургия, 1965.-663 с.

119. Мейснер Л.Л., Лотков А.А., Остапенко М.Г., Гудимова Е.Ю. Анализ методами рентгеновской дифрактометрии градиента внутренних напряжений в никелиде титана после электронно-пучковой обработки поверхности // Физическая мезомеханика. - 2012. - №6. - С. 79-89

120. Meisner L.L., Lotkov A.A., Ostapenko М. G., Gudimova E.Yu. XRD study of residual elastic stress and microstructure of near-surface layers in nickeltitanium alloy irradiated with low-energy high-current electron beams // Applied Surface Science. - 2013. - V. 280 - 398-404

121. Hauk V.M. Structural and residual stress analysis by nondestructive methods// Evaluation - Application - Assessment. - Elsevier. - 1997. - 655 pp.

122. Hauk V. Structural and residual stress analysis by X-ray diffraction on polymeric materials and composites // Advances in X-ray analysis. - 2000. -Vol. 42.-P. 540-554.

123. Genzel Ch. X-ray residual stress analysis in thin films under grazing incidence - basic aspects and applications // Materials Science and Technology. -2005. - Vol. 21, No.l. - P. 10-18.

124. Genzel Ch. X-ray stress analysis in presence of gradients and texture // Adv. X-Ray Anal. - 2001. - Vol. 44. - P. 247-256.

125. Genzel Ch. X-ray stress gradient analysis in thin layers - Problems and attempts at their solution // Phys.Stat.Sol, A. - 1997. - Vol. 159. - P. 283-296.

126. Welze! U., Ligot J., Lamparter P., Vermeulen A.C., Mittemeijer E.J. Stress analysis of polycrystalline thin films and surface regions by X-ray diffraction // Applied Crystallography. - 2005. - Vol.38. - P. 1-29.

127. Welzel U. and Mittemeijer E.J. Diffraction stress analysis of macroscopically elastically anisotropic specimens // Journal of Applied Physics. -2003,-Vol. 93.-P. 9001-9011.

128. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела / Ч. Киттель; под ред. A.A. Гусева. - 4-е изд. - М.: Наука, 1978. - 792 с.

129. Глокер Р. Рентгеновскиелучиииспытаниематериалов. Ленинград -Москва: ГТТИ, 1932. - 396 с.

130. Gisen F., Glocker R., Osswald E. Individual Determination of Elastic Stresses by X-Ray s // Ft. Belvoir Defense Technical Inf. Center, 1936. - 36 p

131. Neerfeld H. Zur Spannungsberechnung aus röntgenographisehen Dehnungsmessungen. - Mitt. Kaiser-Wilhelm-Inst. Eisenforsch, Düsseldorf, 1942,-Vol.24.-P. 61.

132. Welzel U., Kumar A., Mittemeijer E.J. Extremely anisotropic, direction-dependent elastic grain interaction: The case of ultrathin films // Applied Physics Letters. - 2009. -V.95. - P. 111907-111910.

133. Reuss A. Berechnung der Fließgrenze von Mischkristallen auf Grund der PlastizitätsbedingungfürEinkristalle // Z. Angew. Math. Mech. - 1929. - Vol.9. -P. 49-58.

134. Sittner P., Novak V. Load partitioning in shape memory alloy polycrystals studied by in-situ neutron diffraction and modeling // IUTAM 2001

Symposium on Mechanics of Martensitic Phase Transformation in Solids, HKUST: Proceedings, Hong Kong, 2001. - P. 1-10.

135. Cervellino A., Derlet P.M., Van Swygenhoven H. Elastic properties determined from in situ X-ray diffraction // ActaMaterialia. - 2006. - No. 54. -P. 1851-1856.

136. Gutierrez G., Menendez-Proupin E. Elastic properties of the bcc structure of bismith at high pressure // Journal of Applied Physics. - 2006. -No. 99.-P. 1-3.

137. Vermeulen A.C. An elastic constants database and XEC calculator for use in XRD residual stress analysis // JCPDS-International Centre for Diffraction Data.-2001.-Vol. 44.-P. 128-133.

138. Бабюк Т.И., Авдеев С.Г. Использование рентген-дифрактометрических' данных для оценки упругих модулей твердых растворов на основе меди // Науковшращ ВНТУ. - 2009. - №3. - С. 1-6.

139. Varughese G., Kumar A S., Louis J P., Louis J G. Anisotropy in elastic properties of lithium sodium sulphatehexahydrate single crystal - An ultrasonic study // Bull. Mater. Sci. - 2009. - V.32, No.6. - P. 621-626.

140. Yu R., Zhu J., Ye H.Q. Calculations of singl-crystal elastic constants made simple // Computer Physics Communications. - 2010. - No. 181. - P. 671675.

141. Lu J.-M., Hu Q.-M., Yang R. Composition-dependent elastic properties and electronic structures of off-stoichiometric TiNi from first-principles calculations // ActaMaterialia. - 2008. - Vol. 56. - P. 4913-4920.

142. Heinen R., Hackl K., Windl W., Wagner M.F.-X. Microstructural evolution during multiaxial deformation of pseudoelasticNiTi studied by first-principles-based micromechanical modeling // ActaMaterialia. - 2009. - No. 57. -P. 3856-3867.

143. Zeng Z.-Y., Hu C.-E., Cai L.-C., Chen X.-R., Jing F.-Q. First-principles determination of the structure, elastic constant, phase diagram and thermodynamics of NiTi alloy // Physica B. - 2010. - No. 405. - P. 3665-3672.

144. Ягодкин Ю.Д., Добяткин C.B. Применение электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа для определения размеров структурных элементов в нанокристаллических материалах (обзор) // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2007. - Т. 73, № 1. -С. 38-49.

145. Введение в физику поверхности / К.Оура, В.Г. Лифшиц, A.A. Саранин, A.B. Зотов, М. Катаяма - М.: Наука, 2006. - 490 с.

146. Вудраф Д., Делчар Т. Современные методы исследования поверхности: Пер. с англ. - М., Мир, 1989. - 564 с.

147. Бухнев Л.С. Основы электронной микроскопии / Л.С. Бухнев, Ю.Р. Колобов, М.М. Мышляев. - Томск: Изд-во Томского университета, 1989.-218 с.

148. Практические методы в электронной микроскопии / Под ред. Одри М. Глоэра: Пер. с англ./ Под ред. В.Н. Верцнера. - Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1980. - 375 с.

149. Хирш Электронная микроскопия тонких кристаллов / Под ред.

Л.М.

150. Нейман A.A., 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.

151. Назаров Ю.Ф., Шкилько A.M., Тихоненко В.В., Компанеец И.В. Методы исследования и контроля шероховатости поверхности металлов и сплавов // ФИП - 2007. - Т.5, №3-4. - С. 207-216.

152. Белоус В.А., Лунев В.М., Павлов B.C., Турчина А.К. Количественное определение прочности сцепления тонких металлических пленок со стеклом // Вопросы атомной науки и техники. - 2006. № 4.- Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение, № 89. - С. 221-223.

153. Арышева Г.В., Мейснер JI.JI., Лотков А.И., Нейман A.A. Влияние обработки пучками ионов кремния и молибдена на адгезионные свойства покрытий из тантала на поверхности никелида титана // Вестник ТГУ. - 2013. -Т.18, Вып.4. - С. 1705-1709.

154. Григорович В.К. Твердость и микротвердость металлов - М.: Наука, 1976.-230 с.

155. Головин Ю.И. Наноиндентирование и механические свойства твердых тел в субмикрообъемах, тонких приповерхностных слоях и пленках // Физика твердого тела. - 2008. - Е.50, вып. 12. - С. 2113-2142.

156. Головин Ю., Самодуров А., Шиндяпин В. Наноиндентирование-универсальный подход к характеризации механических свойств материала в наношкале // Наноиндустрия. - 2009. - № 3 - С. 1-5.

157. Никитенко H.H. Методы исследования твердости поверхности материалов: учебное пособие / H.H. Никитенков, И.А. Шулепов, И.Б. Степанов, О.С. Тупикова; Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. - 140с.

158. Испытания материалов на растяжение. // Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Материаловедение» для студентов немашиностроительных специальностей. - Томск: Изд-во ТПУ, 2009.- 15 с.

159. Мейснер Л.Л., Лотков А.И., Гудимова Е.Ю., Остапенко М.Г Структурно-фазовые состояния поверхностных слоев никелида титана и покрытий из тантала, полученных магнетронными способами осаждения // Вестник ТГУ.-2013. - Т. 18, Вып.4.-С. 1827-1828

160. Гудимова Е.Ю., Остапенко М.Г. Структура и адгезионная прочность покрытий, полученных методами магнетронного осаждения тантала на поверхности TiNi // Физика твердого тела: Сборник материалов IVX Российской научной студенческой конференции 13-15 мая 2014. -Россия, Томск, 2014. - С. 44-47

161. Степанова, Т.Ю. Технологии поверхностного упрочнения деталей машин: учебное пособие/ Т.Ю. Степанова; Иван. гос. хим.-технол. ун-т.-Иваново, 2009.- 64с.

162. Михеев А. Е., Гирн А. В., Орлова Д. В.,. Вахтеев Е. В, Трушкина Т. В. Влияние технологических параметров на элементный состав микродугового оксидирования покрытий на аюминиевых и титановых сплавах // Технологические процессы и материалы. - 2012. - С. 168-172.

163. Мовчан А.А., Казарина С.А. Материалы с памятью формы как объект механики деформируемого твердого тела: Экспериментальные исследования, определяющие соотношения, решение краевых задач // Физическая мезомеханика. - 2012. - Т.15, №1. - С. 105-116.

164. Гюнтер В.Э., Ходоренко В.Н., Чекалкин T.JI. Медицинские материалы и имплантаты с памятью формы. Т. 1. / Под ред. В.Э. Гюнтера. Томск: Изд-во МИЦ, 2011. - 534 с.

165. Валяев А.Н., Погребняк А.Д., Кишимото Н., Ладысев B.C. Модификация свойств материалов и синтез тонких пленок при облучении интенсивными электронными и ионными пучками. - Усть-Каменогорск: Восточно-Казахстанский технический ун-т, 2000. - 346 с.

166. Ostapenko М. G., Meisner L. L., Lotkov A. I. and Gudimova Е. Yu. Phase composition in NiTi near-surface layers after electron beam treatment and its variation depending on beam energy density // AIP Conf. Proc. - 2014. - V.1623 -P. 451-454.

167. Meisner L.L., Gudimova E.Yu., Ostapenko M. G., Lotkov A.A. Gradient changes in structural condition of the B2 phase of NiTi surface layers after electron-beam treatments // AIP Conf. Proc. - 2014. - V.1623 - P. 407-410.

168. Meisner L. L., Ostapenko M. G., Lotkov A. I., Gudimova E. Yu. and Neiman A.A. Structural change in the surface layers of Titanium Nickelide under the impact of pulsed electron beams // Steel in Translation. - 2014. - Vol. 44. -No. 9.-pp. 646-651.

169. Ротштейн В.П., Марков А.Б. Поверхностная модификация и легирование металлических материалов низкоэнергетическими сильноточными электронными пучками // Вестник ТГПУ. - 2006. - Т. 57. -№6.-С. 11-19.

170. Gudimova E.Yu., Meisner L.L., Lotkov A.A., Ostapenko M.G. Structural-Phase Conditions of the "Ta-coating/NiTi-substrate" Surface Layers Melted With Low-Energy High-Current Electron Beam // Book of abstracts of International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE-2014) on September 21 -26, 2014. - Tomsk, Russia, 2014. - P. 276.

171. Гудимова Е.Ю., Мейснер JI.Д., Лотков А.И., Остапенко М.Г. Влияние электронно-пучковых воздействий на структурно-фазовые состояния в поверхностных слоях сплавов на основе никелида титана с покрытиями из тантала // Сплавы с эффектом памяти формы: свойства, технологии, перспективы: Сб. материалы международной конференции СПФ-2014 26-30 мая 2014 г. - Беларусь, Витебск, 2014. - С. 54-56.

172. Погребняк А.Д., Гриценко Б.П., Дуванов С.М., Погребняк Н.А., Кылышканов М.К., Понарядов В.В. Изменение стехиометрии и ускорения диффузии Ti AI2O3/AI/C в результате воздействия электронного пучка // Письма в ЖТФ. - 2006. - Т.32, вып. 24. - С.38-45.

173. Арышева Г.В. Влияние ионно- и электронно-пучковых воздействий на химический состав, морфологию и адгезионную прочность покрытий из молибдена или титана на поверхности никелида титина: Автореферат дис. к. т. наук. - Томск, 2011. - 18 с.

174. Кузнецов А.В., Гришков В.Н., Лотков А.И. Новое фазовое превращение в TiNi // Металлофизика. - 1990. - Т. 12, №3. - С. 66 - 70.

175. Лотков А. И., Псахье С. Г., Мейснер Л. Л., Матвеева В. А., Артемьева Л.В., Мейснер С.Н., Матвеев А.Л. Влияние химического состава и шероховатости поверхности никелида титана на пролиферативные свойства мезенхимальных стволовых клеток. // Перспективные материалы. 2011. - №4. - С.42-53.