В приповерхностных слоях никелида титана после электронно-пучкового воздействия

ИССЛЕДОВАНИЕ ГРАДИЕНТНЫХ СТРУКТУР

Мейснер Л.Л.1,3, Нейман А.А.1, Лотков А.И.1, Коваль Н.Н.2, Сёмин В.О.3, Тересов А.Д.2.

1ИФПМ СО РАН, Томск,Россия, 2 ИСЭ СО РАН, Томск,Россия,3ТГУ, Томск, Россия

[email protected]

Для повышения прочностных и эксплуатационных характеристик поверхно- стных слоев металлических изделий часто применяют электронно-пучковую обра- ботку. Однако формирующаяся сложная структура облученного высокоэнергетич- ными частицами, расплавленного и быстро закаленного поверхностного слоя мате- риала остается мало изученной.

Целью данной работы является исследование тонкого поверхностного слоя никелида титана с градиентным изменением микроструктуры по глубине, испы- тавшего расплавление и затвердевание при многократном импульсном воздействии электронными пучками.

Гладкую поверхность массивного образца из сплава Ti49.5Ni50.5 модифициро- вали на установке «SOLO» (ИСЭ СО РАН) низкоэнергетическим сильноточным электронным пучком с плотностью энергии E = 10Дж/см2, 10 импульсами длитель- ностью τ = 50мкс с частотой следования f = 0,3Гц, при давлении рабочего газа P Ar=0,035Па.

Подготовку образцов на установке ионного травления EM 09100IS (JEOL, Япония) и исследования на просвечивающем электронном микроскопе JEM 2100 (JEOL, Япония) проводили в ЦКП «НАНОТЕХ» (ИФПМ СО РАН, г. Томск). Ис- пользована методика приготовления образцов, при которой тонкая фольга распро- страняется на глубину до нескольких десятков микрометров от облученной по- верхности. При этом становится возможным проводить исследования атомно- кристаллической структуры материала на строго определенном удалении от по- верхности, снимая картины электронной дифракции с шагом по глубине 25нм. Расшифровка картин электронной дифракции выполнена с использованием про- граммного пакета, написанного в среде Mathcad, который позволяет анализировать все возможные образующиеся в системе Ti–Ni фазы.

Установлено, что структура материала облученного образца на глубине более 10мкм соответствует аустенитной В2-фазе с кубической сингонией, которой харак- теризуется структура материала до облучения образца на любой глубине от по- верхности. Микросекундные длительности плавления, растворения и кристаллиза- ции матричной и вторичной фазы Ti2Ni обуславливают рост внутренних напряже- ний и локальное изменение элементного состава, что привело к изменению значе- ний параметров решетки образовавшейся структуры в быстрозакаленном слое. Де- тальный анализ электронограмм от этого слоя выявил наличие значительных ис- кажений параметров элементарной ячейки фазы В2. При этом, наблюдается увели- чение среднего значения параметра решетки, это согласуется с результатами рент- гено-дифракционного анализа, проведенного по асимметричным схемам съемок, что позволяет анализировать непосредственно облученный слой.

Работа выполнена по Г/б проекту №III.20.2.1 и при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (государственный контракт № 16.740.11.0140).

Дата добавления: 2017-01-14