Месбаеурівська спектроскопія поверхневого шару титанового стопу ВТ6, модифікованого ультразвуковою ударною деформацією

Е. В. Польшин$^{1}$, М. О. Васильєв$^{1}$, С. М. Волошко$^{2}$, Л. Ф. Яценко$^{1}$

$^{1}$Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03680, МСП, Київ-142, Україна
$^{2}$Національний технічний університет України «КПІ», пр. Перемоги, 37, 03056 Київ, Україна

Отримано: 26.12.2013. Завантажити: PDF

Методом Мессбауерової спектроскопії на поверхні титанового стопу ВТ6 після ультразвукового ударного оброблення бойком із загартованої сталі ШХ15 виявлено залізовмісні фази – TiO$_{2}$:Fe$^{2+}$, TiO$_{2}$:Fe$^{3+}$ (рутил), інтерметалід FeTi і $\alpha$-Fe. Рутил з йонами Fe$^{2+}$, концентрація яких практично не змінюється протягом часу оброблення від 30 до 120 с, є домінувальною фазою. її кількість і відповідно товщина рутилової плівки на поверхні титанового стопу ВТ6 зростає зі збільшенням часу оброблення. Кількість інших фаз, в тому числі й рутилу з йонами Fe$^{3+}$, залишається практично постійною. Передбачається, що інші залізовмісні фази, такі як TiO$_{2}$: Fe$^{3+}$, $\alpha$-Fe і FeTi, знаходяться на обробленій поверхні стопу в трьох положеннях: на поверхні окисної плівки рутилу, як окантування на межі рутилу і стопу або під шаром плівки рутилу. Фаза інтерметаліду FeTi виникає, очевидно, в перші моменти контакту металевого бойка з поверхнею титанового стопу, і її кількість з часом оброблення не змінюється, тому що вона просторово захищена плівкою рутилу. Зменшення магнітного розщеплення в спектрі стопу ВТ6 у порівнянні з розщепленням у спектрі сталі ШХ15 пов’язане з малими розмірами частинок заліза, що залишилися за рахунок адгезії на оброблюваній поверхні.

Ключові слова: титановий сплав ВТ6, поверхня, ультразвукова ударна деформація, месбауерівська спектроскопія.

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

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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  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).