Мёссбауэровская спектроскопия поверхностного слоя титанового сплава ВТ6, модифицированного ультразвуковой ударной деформацией

Э. В. Польшин$^{1}$, М. А. Васильев$^{1}$, С. М. Волошко$^{2}$, Л. Ф. Яценко$^{1}$

$^{1}$Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03680, ГСП, Киев-142, Украина
$^{2}$Национальный технический университет Украины «КПИ», пр. Победы, 37, 03056 Киев, Украина

Получена: 26.12.2013. Скачать: PDF

Методом мёссбауэровской спектроскопии на поверхности титанового сплава ВТ6 после ультразвуковой ударной обработки бойком из закалённой стали ШХ15 обнаружены железосодержащие фазы– TiO$_{2}$:Fe$^{2+}$, TiO$_{2}$:Fe$^{3+}$ (рутил), интерметаллид FeTi и $\alpha$-Fe. Рутил с ионами Fe$^{2+}$, концентрация которых практически не меняется в течение времени обработки от 30 до 120 с, является доминирующей фазой. Её количество и соответственно толщина рутиловой плёнки на поверхности титанового сплава ВТ6 растёт с увеличением времени обработки. Количество других фаз, в том числе и рутила с ионами Fe$^{3+}$, остаётся практически постоянным. Предполагается, что другие железосодержащие фазы, такие как TiO$_{2}$:Fe$^{3+}$, $\alpha$-Fe и FeTi, находятся на обработанной поверхности сплава в трёх положениях: на поверхности окисной плёнки рутила, в качестве окантовки на границе рутила и сплава или под слоем плёнки рутила. Фаза интерметаллида FeTi возникает, очевидно, в первые моменты контакта металлического бойка с поверхностью титанового сплава, и количество её со временем обработки не меняется, так как она пространственно защищена плёнкой рутила. Уменьшение магнитного расщепления в спектре сплава ВТ6 по сравнению с расщеплением в спектре стали ШХ15 связано с малыми размерами частиц железа, оставшихся за счёт адгезии на обрабатываемой поверхности.

Ключевые слова: титановый сплав ВТ6, поверхность, ультразвуковая ударная деформация, мёссбауэровская спектроскопия.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v36/i03/0343.html

PACS: 43.35.+d, 62.20.Fk, 81.60.-b, 82.80.Ej


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. М. А. Васильев, В. И. Беда, П. А. Гурин, Физиологический отклик на состояние поверхности металлических дентальных имплантатов (Львов: ГалДент: 2010).
  2. М. А. Васильев, Г. И. Прокопенко, В. С. Филатова, Успехи физики металлов, 5, № 2: 345 (2005).
  3. B. N. Mordyuk and G. I. Prokopenko, Mater. Sci. Eng. A, 437: 396 (2006). Crossref
  4. B. N. Mordyuk and G. I. Prokopenko, J. Sound Vib., 308: 855 (2007). Crossref
  5. B. N. Mordyuk, G. I. Prokopenko, M. A. Vasylyev, and M. O. Iefimov, Mater. Sci. Eng. A, 458: 253 (2007). Crossref
  6. М. А. Васильев, В. А. Тиньков, С. М. Волошко и др., Металлофиз. новейшие технол., 34, № 5: 687 (2012).
  7. М. О. Васильєв, В. С. Філатова, Л. Ф. Яценко, Д. В. Козирєв, Металлофиз. новейшие технол., 34, № 6: 821 (2012).
  8. A. S. M. Mahbubul Alam, Thesis (Boston University: 1966).
  9. P. P. Stampel, J. C. Travis, and M. J. Bielefeld, physica status solidi (a), 15: 181 (1973). Crossref
  10. V. K. Yarmarkin, S. P. Teslenko, and A. I. Knyazev, physica status solidi (a), 45: 63 (1978). Crossref
  11. C. E. Rodriguez Torres, A. F. Cabrera, M. B. Fernandez van Raap, and F. H. Sanchez, Physica B: Condens. Matter, 354: 67 (2004). Crossref
  12. L. Balcells, C. Frontera, and F. Sandiumenge, Appl. Phys. Lett., 89: 122501 (2006). Crossref
  13. Е. Н. Дулов, Н. Г. Ивойлов, Д. М. Хрипунов, Письма в ЖТФ, 35: 1 (2009).
  14. S. L. Ruby and G. Shirane, Phys. Rev., 123: 1239 (1961). Crossref
  15. G. D. Башкиров, Р. А. Курбатов, И. Н. Манапов, ДАН СССР, 173:407 (1967).
  16. J. F. Duncan and J. B. Metson, New Zealand J. Science, 25: 111 (1982).
  17. А. Д. Быков, Е. А. Овсянников, Журнал физ. химии, 57: 1028 (1983).
  18. Mössbauer Spectroscopy Applied to Inorganic Chemistry (Ed. G. J. Long) (New York: Plenum Publishing Corporation: 1987), vol. 2.
  19. Y. Chen, J. S. Williams, S. J. Campbell, and G. M. Wang, Mater. Sci. Eng. A, 271: 485 (1999). Crossref
  20. Sh. Zhou, G. Talut, K. K. Potzger, A. Shalimov, J. Grenzer, W. Skorupa, M. Helm, J. Fassbender, E. Cizmar, S. A. Zvyagin, and J. Wosnit, J. Appl. Phys., 103: 083907 (2008). Crossref
  21. G. Shirane, D. E. Cox, and S. L. Ruby, Phys. Rev., 125: 1158 (1962). Crossref
  22. S. Zhu,Yuzhi Li, Ch. Fan, D. Zhang, W. Liu, Zh. Sun, and Sh. Wei, Physica B, 364: 199 (2005). Crossref
  23. G. K. Wertheim, G. H. Wernik, and R. C. Sherwood, Solid State Commun., 7: 1399 (1969). Crossref
  24. S. H. Liou and C. L. Chien, J. Appl. Phys., 55: 1820 (1984). Crossref
  25. D. Khatamian and F. D. Manchester, Surf. Sci., 159: 381 (1985). Crossref
  26. R. Brenier, T. Capra, P. Thevenard, A. Perez, M. Treilleux, J. Rivory, J. Dupuy, and G. Guiraud, Phys. Rev. B, 41: 172 (1990).
  27. В. С. Русаков, К. К. Катыржанов, Т. Э. Туркебаев, Физика металлов и металловедение, 104 : 387 (2007).
  28. A. A. Cristóbal, E. F. Aglietti, J. M. Porto López, F. R. Sives, and R. C. Mercader, J. Eur. Ceram. Soc., 28: 2725 (2008). Crossref
  29. А. Г. Бетехтин, Минералогия (Москва: Гос. изд. геол. лит.: 1950).
  30. S. Andersson, B. Collen, U. Ylenstierna, and A. Magneli, Acta Chem. Scand., 11: 1641 (1957). Crossref
  31. J. P. Wittke, J. Electrochem. Soc., 113: 193 (1966). Crossref
  32. S. Morup, J. A. Dumesic, and H. Topsoe, Applications of Mössbauer Spectroscopy (Ed. R. L. Cohen) (New York: Academic Press: 1980), vol. II, chap. 1.
  33. И. П. Суздалев, Динамические эффекты в гамма-резонансной спектроскопии (Москва: Атомиздат: 1979).