Разработка научных основ наноинженерии поверхности сплавов TiNi и TiNiCuZr с высокими коррозионными свойствами, достигаемыми методом высокодозной ионной имплантации

Объекты исследований: серии образцов из сплавов TiNi и TiNiCuZr с исходной, необлученной поверхностью и с модифицированным ионами ниобия поверхностным слоем. Цель НИР – разработка физических принципов модификации поверхности TiNi и TiNiCuZr сплавов импульсными ионными пучками ниобия с целью формирования на их поверхности диэлектрических и полупроводниковых оксидных слоев большей толщины, препятствующих развитию питтинговой коррозии в биосредах. Рентгенодифракционными и электронно-микроскопическими методами были проведены экспериментальные исследования структуры исходных (необлученных) образцов TiNi и Ti-Ni-Cu-Zr и их коррозионных свойств. Получено, что структура литого Ti-Ni-Cu-Zr слитка имеет сложное строение и характеризуется двумя матричными фазами B2, отличающихся по химическому составу. Исследование электрохимических свойств исходных сплавов (TiNi, Ti-Ni-Cu-Zr) в 0.9 масс. % NaCl и растворе искусственной слюны показало, что существенно более высокими коррозионными свойствами обладает TiNi сплав двойного состава. Установлено, что при одинаковых условиях коррозионной среды Ti-Ni-Cu-Zr сплав корродирует в ~3.2 раза быстрее, чем TiNi сплавы, поэтому литой четырехкомпонентный сплав не может быть рекомендован для медицинского применения без дополнительной обработки поверхности, стимулирующих рост оксидных слоев. Методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и просвечивающей электронной микроскопии показано, что на поверхности TiNi сформировался оксидный слой толщиной ~2.5–3.0 нм, характеризующийся смешанной (аморфно-кристаллической) структурой, а оксидный слой в Ti-Ni-Cu-Zr сплаве имеет толщину ~3.5-4.0 нм и представлен преимущественно аморфными оксидами и гидроксидами. На данном этапе выполнения работ методами высокодозной ионной имплантации на поверхности TiNi и TiNiCuZr сплавов были сформированы слои (толщиной до 100 нм) характеризующиеся аморфно-нанокомпозитной структурой и высокими напряжениями второго рода, что обусловлено генерацией большого количества радиационных дефектов при ионной имплантации.