Сотрудниками лаборатории материаловедения покрытий и нанотехнологий и лаборатории физики поверхностных явлений Институту физики прочности и материаловедения СО РАН проведен комплекс исследований фазово-структурного состояния и физико-механических свойств нового класса тонкопленочных металлических стёкол — поверхностных сплавов, синтезированных с помощью низкоэнергетического сильноточного электронного пучка (НСЭП).

Поверхностный сплав (ПС) (толщиной ~1,6 мкм) синтезирован путём 10-кратного чередования операций осаждения легирующей пленки (Ti₆₀Ta₃₀Si₁₀ (ат. %), толщиной ~100 нм) и жидкофазного перемешивания системы [пленка/подложка] с помощью НСЭП на установке «РИТМ-СП» (Институт сильноточной электроники СО РАН, г. Томск). Обнаружено, что ПС характеризуется аморфной структурой, внутри которой находятся сферические нанопоры (размерами от ~2,5 до ~50 нм) (рис. 1). C целью снижения концентрации нанопор в структуре ПС, были выполнены дополнительные электронно-пучковые обработки.

Обсуждаются результаты влияния этих обработок на размеры и концентрацию нанопор, их распределение по глубине (рис. 2a, b). Обнаружено, что одноступенчатая НСЭП-обработка эффективно снижает концентрацию нанопор, а также влияет на их размеры и характер распределения в объеме ПС. Напротив, двухступенчатая НСЭП-обработка привела к восстановлению характеристик нанопористости до исходных. Установлено, что нанопористость в аморфном поверхностном Ti-Ni-Ta-Si сплаве оказывает влияние на упруго-пластические параметры (рис. 2c). Показано, что целенаправленное изменение характеристик нанопористости является структурным инструментом управления физико-механическими свойствами.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, FWRW-2021-0003. Исследования опубликованы в журнале Surface and Coatings Technology (Q1 по данным SJR, Импакт-фактор 5.4 (2023)).

Источник: ИФПМ СО РАН.