Вплив аргонвмісного середовища відпалу на перебіг структурно-фазових перетворень в тонкоплівкових композиціях Ni/Ti
DOI:
https://doi.org/10.15407/mom2023.04.034Ключові слова:
нанорозмірні плівки, NiTi, дифузія, аргон, ізотермічний відпалАнотація
В роботі досліджено вплив ізотермічного відпалу у атмосфері аргону (200 Па) в інтервалі температур 200–600 °С на перебіг дифузійно-індукованих структурно-фазових перетворень у нанорозмірних плівкових композиціях Ni/Ti із різною кількістю шарів, але із збереженням загальної товщини системи 60 нм. Зміни структури та фазового складу нанорозмірних композицій досліджено методом рентгеноструктурного фазового аналізу, а хімічний склад – методом вторинно-іонної мас спектрометрії. Встановлено, що відпал за температури 300 °С обумовлює розвиток дифузійної взаємодії між шарами Ni та Ti, яка призводить до формування інтерметалідних фаз NixTiy різного стехіометричного складу за умов наступного підвищення температури термічної обробки. Показано, що збільшення кількості шарів сприяє значній активізації дифузійних процесів між компонентами системи в низькотемпературному інтервалі термічної обробки з відповідною зміною фазового складу. Водночас, для всіх досліджуваних зразків відпал за підвищених температур (>500 °С) спричинює сегрегацію Ti на вільній поверхні з ймовірним формуванням захисного оксидного шару. Визначено, що вирішальний вплив на термічно-індуковане фазоутворення чинять два конкуруючі фактори: використання аргонвмісного середовища відпалу сприяє інтенсифікації процесів масопереносу між матеріалами металевих наношарів порівняно з аналогічною термічною обробкою у вакуумі, в той час як зменшення періоду модуляції тонкоплівкової системи обумовлює прискорення процесів аморфізації на границі розділу цих шарів з відповідним гальмуванням процесів структурного впорядкування.
Посилання
Asit B., Sahoo A. K., Mohapatra S. S. Nickel-titanium smart hybrid materials for automotive industry, 14-Nickel-Titanium Smart Hybrid Materials, Elsevier, 2022, pp. 271-295. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-91173-3.00015-8
Ajit B., Parida P., Kumar A. NiTi Thin-Film Shape Memory Alloys and Their Industrial Application , Advanced Manufacturing and Processing Technology, CRC Press, 2020, pp. 185-206. https://doi.org/10.1201/9780429298042-9
Gheorghita V., Gümpel P., Chiru A., Strittmatter J., International Journal of Automotive Technology, 2014, Vol. 15, pp. 469-474. https://doi.org/10.1007/s12239-014-0049-z
Kamila S., American Journal of Applied Sciences, 2013. No. 10(8), pp. 876-880. https://doi.org/10.3844/ajassp.2013.876.880
Elwaleed A. K., Mohamed N. A., Nor M. J. M., Mustafa M. M., Sensors and Actuators A: Physical, 2007. Vol. 135, Issue 1, pp. 244-249. https://doi.org/10.1016/j.sna.2006.07.010
Kongahage D., Foroughi J., Fibers, 2019. No. 7(3), 21 pages. https://doi.org/10.3390/fib7030021
Sanjabi S., Naderi M., Zare B. H., Sadrnezhaad S., Scientia Iranica, 2009, Vol. 16(3), pp. 248-252.
Abdullah S. S., Taha J. H. Effect of Annealing on the Transformation Behavior of NiTi Shape Memory Alloy / 2019 12th International Conference on Developments in eSystems Engineering (DeSE)., IEEE, 2019, pp. 518-521. https://doi.org/10.1109/DeSE.2019.00100
Wu Z., Mahmud A., Zhang J., Liu Y., Yang H., Materials & Design., 2018, Vol. 140, pp. 123-133. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.11.061
Geetha Priyadarshini B., Aich S., Chakraborty M., Metall Mater Trans A, 2011, Vol. 42, pp. 3284–3290. https://doi.org/10.1007/s11661-010-0497-7
Naveen Kumar Reddy B., Results in Physics, 2020, Vol. 17, 103075. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2020.103075
Nespoli A., Besseghini S., Pittaccio S., Villa E., Viscuso S., Sensors and Actuators Physical, 2010. Vol. 158, 1, pp. 149-160.
Kaplan M. A., Nasakina E. O., Sevostyanov M. A., Sergienko K. V., Baikin A. S., Konushkin S. V., Ustinova Y. N., Materials Science and Engineering, IOP Publishing, 2018, Vol. 347, 012022. https://doi.org/10.1088/1757-899X/347/1/012022
Sun H., Luo J., Ren Z., Lu M., Shi Y., Micro & Nano Letters, 2020, Vol. 15, 10, pp. 670-673. https://doi.org/10.1049/mnl.2020.0004
Tillmann W., Momeni S., Sensors and Actuators A: Physical, 2015, Vol. 221, pp. 9-14. https://doi.org/10.1016/j.sna.2014.10.034
Hou H., Hamilton R. F., Horn M. W., Journal of Vacuum Science & Technology. – 2016. – Vol. 28., 06KK01 https://doi.org/10.1116/1.4963375
Hou H., Hamilton R. F., Horn M. W., Jin Y., Thin Solid Films, 2014, Vol. 570, pp. 1-6. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2014.09.004
Wang X., Bellouard Y., Vlassak J. J., Acta Materialia, 2005, Vol. 53, Issue 18, pp. 4955-4961. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2005.07.022
Biswas A., Abharana N, S. Rai, Bhattacharyya D., J. Appl. Phys., 2020, Vol. 127, Issue 16, 165304. https://doi.org/10.1063/5.0008177
Behera A., Aich S., Surface and Interface Analysis, 2015, Vol. 47, Issue 8, pp. 805-814. https://doi.org/10.1002/sia.5777
Behera A., Suman R., Aich S., Mohapatra S. S. Surface and Interface Analysis, 2017, Vol. 49, Issue 7, pp. 620-629. https://doi.org/10.1002/sia.6201
Cavaleiro A. J., Santos R. J., Ramos A. S., Vieira M. T., Intermetallics, 2014, Vol. 51, pp. 11-17. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2014.02.019
Cavaleiro A. J., Ramos A. S., Martins R. M. S., Fernandes F. B., Morgiel J., Baehtz C., Vieira M. T., Journal of Alloys and Compounds, 2015, Vol. 646, pp. 1165-1171. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.06.037
Cavaleiro A. J., Ramos A. S., Martins R. M. S., Fernandes F. B., Vieira M. T., Vacuum, 2017, Vol. 139, pp. 23-25. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2017.02.004
Gupta R., Gupta M., Kulkarni S. K., Kharrazi S., Gupta A., Chaudhari S. M., Thin Solid Films, 2006, Vol. 515, Issue 4, pp. 2213-2219. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2006.04.047
Vladymyrskyi I. A., Karpets M. V., Ganss F., Katona G. L., Beke D. L., Sidorenko S. I., Nagata T., Nabatame T., Chikyow T., Beddies G., J. Appl. Phys, 2013, Vol. 114, Issue 16, 164314. https://doi.org/10.1063/1.4827202
Verbytska M. Yu., Shamis M. N., Makushko P. V., Berezniak Ya. A., Grayvoronska K. O., Verbytska T. I., Makogon Yu. M., Kudryavtsev Yu. V. Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 2018, Vol. 40, Isuue 8, pp. 1069–1079. https://doi.org/10.15407/mfint.40.08.1069
Kruhlov I. O., Mohylko V. V., Vladymyrskyi I. A., Makogon Iu. M., Vasylyev M. O., Sidorenko S. I., Voloshko S. M., Metallofiz. Noveishie Tekhnol, 2019, Vol. 41, No. 2, pp. 157–171. https://doi.org/10.15407/mfint.41.02.0157
Hollanders M. A., Thijsse B. J., Mittemeijer E. J., Physical B, 1990, Vol. 42, Issue 9, 5481. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.42.5481
Kruhlov I. O., Franchik N. V., Voloshko S. M., Orlov A. K., Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 2023, Vol. 45, No. 7, pp. 907–920.
Orlov A. K., Kruhlov I. O., Lozova A., Sidorenko S. I., Prikhodko S. V., Voloshko S. M., Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 2022, Vol. 44, No. 6, pp. 735–749. https://doi.org/10.15407/mfint.44.06.0735
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 I.O. Kruhlov, O.A. Palchekovskyi, N.V. Franchik, S.M. Voloshko, A.K. Orlov
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
