High Dose Ion Implantation Into NiTi for Improvement of Pseudoplasticity and Shape Memory Effect

New investigation results of N +, Mo, W, N and Ni high dose ion implantation of 1018cm – 2 influence on alloys physical and mechanical properties are presented in this article. Increasing of alloys wear resistance by abrasion of the surface layer, increasing of nanohardness, corrosion resistance, and changes of surface NiTi morphology are obtained. The correlation between the change of the elemental composition (after implantation) and the increase in mechanical properties of the alloy is observed. In other words, a nanostructure of oxycarbides and oxynitrides is formed in the surface layer as a result of high-dose ion implantation, which improves wear resistance, corrosion resistance and nanohardness of material. At the same time, the bulk properties of NiTi after implantation (pseudoplasticity and shape memory effect) do not change, which makes ion implantation an effective tool for improvement materials properties. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/30970У статті представлені нові результати дослідження впливу високодозової іонної імплантації іонів N+, Mo, W, N та Ni дозою 1018 см – 2 на фізико-механічні властивості сплаву: збільшення зносостійкості сплаву при стиранні поверхневого шару, збільшення нанотвердості, стійкості до корозії, а також зміни морфології поверхні NiTi. Виявлено кореляцію між зміною елементного складу поверхні після імплантації і зміною механічних властивостей сплаву. Іншими словами, в результаті високодозової іонної імплантації в поверхневому шарі формується наноструктура оксикарбідів та оксинітриду, яка підвищує зносостійкість, корозійну стійкість і нанотвердість матеріалу. У той же час, об'ємні властивості NiTi (псевдопластічність і ефект пам'яті форми) після імплантації не змінюються, що дозволяє використовувати іонну імплантацію як ефективний інструмент для поліпшення властивостей матеріалів. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/30970В статье представлены новые результаты исследования влияния высокодозной ионной имплантации ионов N, Mo, W, N и Ni дозой 1018 см – 2 на физико-механические свойства сплава: увеличение износостойкости сплава при истирании поверхностного слоя, увеличение нанотвердости, устойчивости к коррозии, а также изменения морфологии поверхности NiTi. Обнаружено корреляцию между изменением элементного состава поверхности после имплантации и изменением механических свойств сплава. Иными словами, в результате высокодозной ионной имплантации в поверхностном слое формируется наноструктура оксикарбидов и оксинитридов, которая повышает износостойкость, коррозионную стойкость и нанотвердость материала. В то же время, объемные свойства NiTi (псевдопластичность и эффект памяти формы) после имплантации не меняются, что позволяет применять ионную имплантацию в качестве эффективного инструмента для улучшения свойств материалов. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3097

Influence of high-dose ion implantation of NiTi equiatomic on shape memory and pseudoelastic

This work explains the method alloying process of the TiNi thin films in addition to the shape memory properties of the TiNi thin films made by alloying the TiNi multilayer thin films. The surface layer of an equiatomic TiNi alloy, which exhibits the shape memory effect in the martensitic slate, is modified with high-dose implantation ions N⁺, Ni⁺ -N⁺, and Mo⁺ -W⁺ ions at a dose of 10¹⁷ − 10¹⁸ cm⁻² and studied by Rutherford back scattering, scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy, X-ray diffraction, and by measuring the nanohardness and the elastic modulus. After double implantation ions, the hardness of the TiNi samples is 2.78 ± 0.95 GPa at a depth of 150 nm and 4.95 2.25 GPa at a depth of 50 nm; the elastic modulus is 59 GPa. The coating demonstratedthe increased corrosion resistance in acidic and alkaline media in comparison with that of the non-implanted surface. A correlation between the elemental composition, microstructure, shape memory effect, and mechanical properties of the near-surface layer in TiNi is found.В работе предложен метод модификации свойств тонких пленок TiNi с эффектом памяти формы путем легирования и формирования многослойных пленок. Поверхностный слой эквиатомного сплава TiNi, обладающего эффектом памяти формы в мартенситной фазе, изменялся путем высокодозной имплантации ионов N⁺, Ni⁺ -N⁺ и Mo⁺ -W⁺ с дозой 10¹⁷ − 10¹⁸ см⁻² и исследовался методами Резерфордовского обратного рассеяния, сканирующей электронной микроскопии, энергодисперсионной спектроскопия, дифракции рентгеновских лучей. Дополнительно измерялись нанотвердость и модуль упругости. Обнаружено, что при двойной имплантации ионов микротвердость образцов TiNi составляет 2.78 ± 0.95 ГПа на глубине 150 нм и 4.95 ± 2.25 ГПа на глубине 50 нм, а модуль упругости 59 ГПа. По сравнению с неимплантированной поверхностью покрытие обладает повышенной коррозионной стойкостью в кислых и щелочных средах. Обнаружена корреляция между элементным составом, микроструктурой и эффектом памяти формы и механическими свойствами приповерхностного слоя TiNi.У роботізапропоновано метод модифікації властивостей тонких плівок TiNi з ефектом пам’яті форми шляхом легування та формування багатошарових плівок. Поверхневий шар еквіатомного сплаву TiNi, що має ефект пам’яті форми в мартенситній фазі, змінювався шляхом високодозної імплантації іонів N⁺, Ni⁺ -N⁺ та Mo⁺ -W⁺ з дозою 10¹⁷ − 10¹⁸ см⁻² і досліджувався методами Резерфордівського оберненого розсіювання, скануючої електронноїмікроскопії, енергодисперсійної спектроскопії, дифракції рентгенівських променів. Додатково вимірювалися нанотвердость і модуль пружності. Виявлено, що при подвійний імплантації іонів мікротвердість зразків TiNi становить 2.78 ± 0.95 ГПа на глибині 150 нм та 4.95 ± 2.25 ГПа на глибині 50 нм, а модуль пружності становить 59 ГПа. У порівнянніз неімплантірованною поверхнею покриття має підвищену корозійну стійкість у кислих і лужних середовищах. Виявлено кореляцію міжелементним складом, мікроструктурою та ефектом пам’яті форми і механічними властивостями приповерхневого шару TiNi