Ti–Nb–Si-based surface alloy fabricated on TiNi SMA substrate through additive electron beam method: structure and perspectives

Поверхностный Ti-Ni-Ta-сплав, синтезированный на TiNi-подложке электронно-пучковым способом: структура и физико-механические свойства

“…В исследованиях [5][6][7][8][9] была продемонстрирована эффективность разработанного нами ранее аддитивного тонкопленочного электронно-пучкового (АТП-ЭП) способа синтеза многокомпонентных поверхностных сплавов (ПС) для модификации поверхности сплава TiNi с целью улучшения его физико-механических и функциональных свойств. Суть этого способа, описанного в [5][6][7][8][9], заключается в многократном чередовании операций осаждения легирующей пленки заданного химического состава (Ti 70 Ta 30 [5,6], Ti 85/70 Nb 15/30 [7], Ti 60 Ta 30 Si 10 [8] и Ti 60 Nb 30 Si 10 [9] (at.%)) и определенной толщины (50−100 nm) и жидкофазного перемешивания компонен-тов пленки и подложки с помощью импульсного низкоэнергетического (≤ 30 keV) сильноточного (до ∼ 25 kA) электронного пучка (НСЭП) микросекундной длительности (∼ 2−4 µs).…”

“…В исследованиях [5][6][7][8][9] была продемонстрирована эффективность разработанного нами ранее аддитивного тонкопленочного электронно-пучкового (АТП-ЭП) способа синтеза многокомпонентных поверхностных сплавов (ПС) для модификации поверхности сплава TiNi с целью улучшения его физико-механических и функциональных свойств. Суть этого способа, описанного в [5][6][7][8][9], заключается в многократном чередовании операций осаждения легирующей пленки заданного химического состава (Ti 70 Ta 30 [5,6], Ti 85/70 Nb 15/30 [7], Ti 60 Ta 30 Si 10 [8] и Ti 60 Nb 30 Si 10 [9] (at.%)) и определенной толщины (50−100 nm) и жидкофазного перемешивания компонен-тов пленки и подложки с помощью импульсного низкоэнергетического (≤ 30 keV) сильноточного (до ∼ 25 kA) электронного пучка (НСЭП) микросекундной длительности (∼ 2−4 µs). Было показано, что синтезированные многокомпонентные ПС на основе Ti, Ni, Ta, Nb и Si, по своим биохимическим (пониженная концентрация никеля [5,[7][8][9], высокая коррозионная стойкость [8,9]) и физико-механическим (высокая прочность и пластичность [6][7][8][9]) свойствам, обладают большим потенциалом применения в индустрии миниатюрных изделий медицинского и немедицинского назначения в качестве защитных барьерных слоев на поверхности сплавов TiNi.…”

“…Одновременно с задачами исследований функциональных свойств, морфологии поверхности и структуры, формируемых ПС, немаловажными являются задачи, связанные с изучением закономерностей изменения физико-механических свойств. Данные задачи являются нетривиальными, поскольку формируемые ПС характеризуются как монослойным [8,9], так и многослойным строением [5][6][7]9] из следующих друг за другом подслоев с различными толщиной, фазовым составом и типом структуры в подслоях (нанокристаллической [5,6], аморфной [7][8][9], нанокомпозитной [7,9]).…”

Ti-Ni-Ta-based surface alloy synthesized on the TiNi-substrate through electron-beam method: structure and physical-mechanical properties

“…The studies of [5][6][7][8][9] have demonstrated efficiency of the additive thin-film electron-beam method to synthesize multicomponent surface alloys (SA) to modify TiNi alloy surface for the purpose of improvement of its physicomechanical and functional properties. The kernel of this method described in [5][6][7][8][9] consists in multiple alternation of deposition of a doping film with a pre-defined chemical composition of (Ti 70 Ta 30 [5,6], Ti 85/70 Nb 15/30 [7], Ti 60 Ta 30 Si 10 [8] and Ti 60 Nb 30 Si 10 [9] (at.%)) and with a certain thickness (50−100 nm) and liquid-phase mixing of film components and the substrate by pulse low-energy (≤ 30 keV) high-current (up to ∼ 25 kA) electron-beam (LEHCEB) of microsecond duration (∼ 2−4 µs).…”

“…The studies of [5][6][7][8][9] have demonstrated efficiency of the additive thin-film electron-beam method to synthesize multicomponent surface alloys (SA) to modify TiNi alloy surface for the purpose of improvement of its physicomechanical and functional properties. The kernel of this method described in [5][6][7][8][9] consists in multiple alternation of deposition of a doping film with a pre-defined chemical composition of (Ti 70 Ta 30 [5,6], Ti 85/70 Nb 15/30 [7], Ti 60 Ta 30 Si 10 [8] and Ti 60 Nb 30 Si 10 [9] (at.%)) and with a certain thickness (50−100 nm) and liquid-phase mixing of film components and the substrate by pulse low-energy (≤ 30 keV) high-current (up to ∼ 25 kA) electron-beam (LEHCEB) of microsecond duration (∼ 2−4 µs). It has been shown that the synthesized multicomponent SAs based on Ti, Ni, Ta, Nb and Si have high potential for the use in the industry of miniature products for healthcare and non-healthcare purposes as protective barrier layers on the surface of TiNi alloys due to their biochemical (low concentration of nickel [5,[7][8][9], high corrosion resistance [8,9]) and physico-mechanical (high strength and plasticity [6][7][8][9]) properties.…”