Оценка возможностей атомно-силовой микроскопии в исследовании никелида титана

В настоящее время для производства никелида титана нового поколения, обладающего уникальными свойствами памяти формы и сверхэластичности, все чаще применяют метод аддитивных технологий, в частности метод селективного лазерного плавления. Этот подход позволяет создавать изделия сложной геометрической формы, которые практически невозможно получить традиционными методами обработки металлов. Однако, несмотря на очевидные преимущества этого метода, существует острая необходимость в детальном изучении влияния параметров селективного лазерного плавления на формирующуюся микроструктуру, механические свойства и другие характеристики никелидов титана. В качестве образцов для исследования использовались нетравленые полированные микрошлифы никелида титана, полученные методом селективного лазерного плавления. В работе представлены результаты исследования методом атомно-силовой микроскопии особенностей структуры образцов никелида титана до и после термической обработки. Применение данного метода дало возможность получить количественные данные о топографии поверхности с высоким разрешением. Измерены размеры зерен, включений и мартенситных пластин на микро- и наноуровне. Выявлена прямая связь типа структуры с микромеханическими характеристиками, такими как деформация и модуль упругости. Показано, что методология, основанная на атомно-силовой микроскопии с привлечением дополнительных экспериментальных методов и статистической обработкой данных, может быть положена в основу высокоточной диагностики структурно-фазового состояния сплавов. Для атомной отрасли это имеет первостепенное значение, так как позволяет не только дополнять традиционный металлографический анализ, но и получать уникальные данные о поведении материала на наноуровне. Эта информация крайне необходима для обоснования длительной работоспособности изделий в условиях интенсивного ионизирующего излучения и высоких термомеханических нагрузок, обеспечивая тем самым требуемый уровень надежности и безопасности эксплуатации ответственного оборудования. 

1. Попов Н.Н., Сысоева Т.П., Щедрина Е.В., Пресняков Д.А., Гришин Е.Н. Исследование условий возникновения и реализации эффекта памяти формы в сплаве Ti-Ni-Nb-Zr с целью изучения возможности его использования в устройствах безопасности атомной энергетики. Тезисы докладов Международной конференции «Сплавы с эффектом памяти формы: свойства, технологии, перспективы». Витебск: УО ВГТУ. 2014, С. 78-80. Режим доступа: elibrary_49913189_99288308.pdf (дата обращения: 20.10.2025).

2. Сплавский И.С. Коррозионная стойкость никелида титана в атмосферных условиях. Проблемы машиностроения и надежности машин. 2021;4:45-49. https://doi.org/10.31857/S0235711921040143

3. Богатов Ю.В., Щербаков А.В., Щербаков В.А., Ковалева Д.Ю., Сычева А.Е. Синтез никелида титана методом электротеплового взрыва под давлением. Неорганические материалы. 2023;59(10):1185-1191. https://doi.org/10.31857/S0002337X23100019

4. Прочность неоднородных структур – ПРОСТ 2018. Сборник трудов IХ-ой Евразийской научно-практической конференции, Москва, 24–26 апреля 2018 года. Москва: ООО «Студио-Принт», 2018. 214 с. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=34911787&ysclid=mkxvrg93k3376939647 (дата обращения 20.10.2025)

5. Полякова К.А., Рыклина E.П., Полесский С.К. Влияние масштабного фактора на мартенситные превращения и механические свойства никелида титана. Сборник материалов «Бернштейновские чтения – 2024», 2024. 152 с. Режим доступа: https://tmo.misis.ru/docs/2024/tmo_2024.pdf (дата обращения 21.10.2025)

6. Сибирев А.В. Необратимая деформация при многократной реализации эффекта памяти формы в сплаве TiNi. Автореферат диссертации кандидата физико-математических наук. Уфа, 2016. 132 с. Режим доступа: https://viewer.rsl.ru/ru/rsl01005553922?page=1&rotate=0&theme=white (дата обращения: 22.10.2025).

7. Кунцевич Т.Э. и др. Микроструктура и свойства сплавов на основе никелида титана, полученного закалкой из расплава. Письма в журнал технической физики. 2014. С. 88-94. Режим доступа: https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/27425 (дата обращения 22.10.2025).

8. Шишковский И.В. и др. Создание объемного изделия из никелида титана методом послойного лазерного плавления. Письма в журнал технической физики. 2013. С. 15-24. Режим доступа: https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/14679 (дата обращения 22.10.2025).

9. Пескова А.В., Сухов Д.И., Мазалов П.Б. Исследование формирования структуры материала титанового сплава ВТ6, полученного методом аддитивных технологий. Авиационные материалы и технологии. 2020;1;58:38–44. Режим доступа: https://journal.viam.ru/en/system/files/uploads/pdf/2020/2020_1_5.pdf?ysclid=mjlgtuwvte489193003 (дата обращения 21.10.2025).

10. Пушин В.Г., Прокошкин С.Д., Валиев Р.З. и др. Сплавы никелида титана с памятью формы. Екатеринбург: УрО РАН, 2006. 438 с. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=19603800&ysclid=mlqxmbwvy4614557750 (дата обращения: 22.10.2025).

11. Казей З.А., Снегирев В.В. Упругие свойства сплавов TiNi с памятью формы с различной термообработкой. Физика твердого тела. 2019;61(7):1223-1228. https://doi.org/10.21883/FTT.2019.07.47828.380