Microhardness of a Nanostructural Composite Material
Abstract
Nano- and microdimensional tantalum surface layers are obtained on flat microstructural and wire nanostructural NiTi substrates. As the time of deposition increases the thickness of surface layer exhibits a nonlinear increase accompanied with a consecutive formation of β-Ta and α-Ta. The microhardness of nanostructural basis and thick surface layer exceeds that of microstructural nitinol by 38% and 26%, respectively.
About the Authors
E. O. Nasakina
Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова Российской академии наук
Russian Federation
Russian Federation
E. D. Kovaleva
Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова Российской академии наук
Russian Federation
Russian Federation
M. A. Sevostyanov
Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова Российской академии наук
Russian Federation
Russian Federation
A. B. Mikhaylova
Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова Российской академии наук
Russian Federation
Russian Federation
A. G. Kolmakov
Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова Российской академии наук
Russian Federation
Russian Federation
V. T. Zabolotny
Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова Российской академии наук
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Гюнтер В. О., Ходоренко В. Н., Ясенчук Ю. Ф., Чекалкин Т. Л. Никелид титана. Медицинский материал нового поколения. - Томск: Изд-во МИЦ, 2006. - 296 с.
2. Гюнтер В. Э., Итин В. И., Монасевич Л. А. и др. Эффекты памяти формы и их применение в медицине. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1992. - 742 с.
3. Shabalovskaya S. On the nature of the biocompatibility and medical applications of NiTi shape memory and superelastic alloys / Bio-Medical Materials and Engineering (Bio Med Mater Eng). 1996. Vol. 6. P. 267 - 289.
4. Заболотный В. Т., Белоусов О. К., Палий Н. А., Гончаренко Б. А., Армадерова Е. А., Севостьянов М. А. Материаловедческие аспекты получения, обработки и свойств никелида титана для применения в эндоваскулярной хирургии / Металлы. 2011. № 3. С. 47 - 59.
5. Petrini L., Migliavacca F. Biomedical Applications of Shape Memory Alloys / J. Metallurgy. 2011. Vol. 2011. P. 1 - 15.
6. Bose A., Hartmann M., Henkes H. A Novel, Self-Expanding Nitinol Stent in Medically Refractory Intracranial Atherosclerotic Stenosis: Wingspan Study / Stroke. 2007. Vol. 38. P. 1531 - 1537.
7. Zhou Y. M., Xie Z., Xiao H. N., Hu P. F., He J. Effects of deposition parameters on tantalum films deposited by direct current magnetron sputtering / Vacuum. 2009. Vol. 83. P. 286 - 291.
8. Davoud Dorranian, Elmira Solati, Mohamadreza Hantezadeh, Mahmood Ghoranneviss, Amirhossein Sari. Effects of low temperature on the characteristics of tantalum thin films / Vacuum. 2011. Vol. 86. P. 51 - 55.
9. Zhou Y. M., Xiea Z., Xiao H. N., Hu P. F., He J. Effects of deposition parameters on tantalum films deposited by direct current magnetron sputtering in Ar-O2 mixture / Appl. Surface Sci. 2011. Vol. 258. P. 1699 - 1703
10. Zhou Y. M., Xie Z., Ma Y. Z., Xia F. J., Feng S. L. Growth and characterization of Ta/Ti bi-layer films on glass and Si (111) substrates by direct current magnetron sputtering / Appl. Surface Sci. 2012. Vol. 258. P. 7314 - 7321.
11. Cacucci A., Loffredo S., Potin V., Imhoff L., Martin N. Interdependence of structural and electrical properties in tantalum/tantalum oxide multilayers / Surface Coatings Technol. 2013. Vol. 227. P. 38 - 41.
12. Navid A. A., Hodge A. M. Controllable residual stresses in sputtered nanostructured alpha-tantalum / Scripta Mater. 2010. Vol. 63. P. 867 - 870.
13. Bernoulli D., Müller U., Schwarzenberger M., Hauert R., Spolenak R. Magnetron sputter deposited tantalum and tantalum nitride thin films: An analysis of phase, hardness and composition / Thin Solid Films. 2013. Vol. 548. P. 157 - 161.
14. Navid A. A., Chason E., Hodge A. M. Evaluation of stress during and after sputter deposition of Cu and Ta films / Surface Coatings Technol. 2010. Vol. 205. P. 2355 - 2361.
15. Myers St., Lin J., Martins Souza R., Sproul W. D., Moore J. J. The β to α phase transition of tantalum coatings deposited by modulated pulsed power magnetron sputtering / Surface Coatings Technol. 2013. Vol. 214. P. 38 - 45.
16. Navid A. A., Hodge A. M. Nanostructured alpha and beta tantalum formation-Relationship between plasma parameters and microstructure / Mater. Sci. Eng. A. 2012. Vol. 536. P. 49 - 56.
17. Zhang M., Yang B., Chu J., Nieh T. G. Hardness enhancement in nanocrystalline tantalum thin films / Scripta Mater. 2006. Vol. 54. P. 1227 - 1230.
18. Акишин А. И., Бондаренко Г. Г., Быков Д. В. и др. Физика воздействия концентрированных потоков энергии на материалы. - М.: Изд-во УНЦ ДО, 2004. - 418 с.
19. Заболотный В. Т. Ионное перемешивание в твердых телах. - М.: МГИЭМ(ТУ), 1997. - 62 с.
20. Кузьмичев А. И. Магнетронные распылительные системы. Кн. Введение в физику и технику магнетронного распыления. - К.: Аверс, 2008. - 244 с.
21. Tian H., Schryvers D., Shabalovskaya S., Van Humbeeck J. Microstructure of Surface and Subsurface Layers of a Ni-Ti Shape Memory Microwire / Microscopy and Microanalysis. 2009. Vol. 15. P. 62 - 70.
22. Колмаков А. Г., Баринов С. М., Алымов М. И. Основы технологий и применение наноматериалов. - М.: Физматлит, 2013. - 208 с.
23. Насакина Е. О., Севостьянов М. А., Гольдберг М. А., Демин К. Ю., Баикин А. С., Гончаренко Б. А., Черкасов В. А., Колмаков А. Г., Заболотный В. Т. Долгосрочные коррозионные испытания наноструктурного нитинола состава (Ni - 55,91 % (масс.), Ti - 44,03 % (масс.)) в статических условиях. Состав и структура до и после коррозии / Материаловедение. 2014. № 8. С. 40 - 46.
24. Zhu L., Trepanier C., Fino J., Pelton A. R. Oxidation of Nitinol and Its Effect on Corrosion Resistance / ASM Materials & Processes for Medical Device Conference (Anaheim, 8 - 10 September 2003). - Materials Park, Cleveland: ASM International, 2004. P. 156 - 161.
25. Trepanier C., Tabizian M., Yahia L. H., Bilodeau L., Piron D. L. Effect of modification of oxide layer on NiTi stent corrosion resistance / J. Biomed. Mater. Res. 1998. Vol. 43. P. 433 - 440.
26. Firstov G. S., Vitchev R. G., Kumar H., Blanpain B., Van Humbeeck J. Surface oxidation of NiTi shape memory alloy / Biomaterials. 2002. N 23. P. 4863 - 4871.
27. Trepanier C., Fino J., Zhu L., Pelton A. R. Corrosion resistance of oxidized Nitinol / Proceedings of SMST-2003. Monterey, CA; 2004. P. 267 - 276.
Review
For citations:
Nasakina E.O., Kovaleva E.D., Sevostyanov M.A., Mikhaylova A.B., Kolmakov A.G., Zabolotny V.T. Microhardness of a Nanostructural Composite Material. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2015;81(3):23-26. (In Russ.)
Views:
332
Email this article 