Вплив аргонвмісного середовища відпалу на перебіг структурно-фазових перетворень в тонкоплівкових композиціях Ni/Ti
This study is focused on the effect of isothermal annealing in an argon atmosphere (200 Pa) in the temperature range of 200–600 °C on the evolution of diffusion-induced structural phase transformations in Ni/Ti layered thin films with different modulation period but similar total thickness of 60 nm....
Gespeichert in:
| Datum: | 2023 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine
2023
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2023-4-4 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Metal Science and Treatment of Metals |
Institution
Metal Science and Treatment of Metals| _version_ | 1856543777644085248 |
|---|---|
| author | Kruhlov, I.O. Palchekovskyi, O.A. Franchik, N.V. Voloshko, S.M. Orlov, A.K. |
| author_facet | Kruhlov, I.O. Palchekovskyi, O.A. Franchik, N.V. Voloshko, S.M. Orlov, A.K. |
| author_sort | Kruhlov, I.O. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2024-03-15T09:49:19Z |
| description | This study is focused on the effect of isothermal annealing in an argon atmosphere (200 Pa) in the temperature range of 200–600 °C on the evolution of diffusion-induced structural phase transformations in Ni/Ti layered thin films with different modulation period but similar total thickness of 60 nm. Changes in the structure and phase composition of nanoscale films have been examined using X-ray diffraction technique, and the chemical composition has been analyzed using secondary ion mass spectrometry. Annealing at 300 °C induces the development of diffusion interaction between the Ni and Ti layers, leading to the formation of intermetallic NixTiy phases of various stoichiometry at higher annealing temperatures. It is shown that an increased number of layers promotes a significant activation of diffusion processes between the components of the system, resulting in a change in its phase composition at lower annealing temperatures. Meanwhile, for all investigated samples, annealing at elevated temperatures (>500 °C) causes the agglomeration of Ti on the free surface with the probable formation of a protective oxide layer. It was established that the decisive influence on thermally induced phase formation is exerted by two competing factors: the use of an argon-containing annealing atmosphere contributes to the intensification of mass transfer processes between the materials of metal nanolayers compared to similar heat treatment in a vacuum, while the decrease of the modulation period of the thin-film system promotes the amorphization processes at the interface between metal layers with a corresponding inhibition of structural ordering processes. |
| first_indexed | 2025-09-24T17:41:14Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs2.localhost:article-287 |
| institution | Metal Science and Treatment of Metals |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:07:50Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs2.localhost:article-2872024-03-15T09:49:19Z The effect of the argon-containing environment on the structural phase transformations in Ni/Ti layered thin films Вплив аргонвмісного середовища відпалу на перебіг структурно-фазових перетворень в тонкоплівкових композиціях Ni/Ti Kruhlov, I.O. Palchekovskyi, O.A. Franchik, N.V. Voloshko, S.M. Orlov, A.K. нанорозмірні плівки NiTi дифузія аргон ізотермічний відпал nanoscale films NiTi diffusion argon isothermal annealing This study is focused on the effect of isothermal annealing in an argon atmosphere (200 Pa) in the temperature range of 200–600 °C on the evolution of diffusion-induced structural phase transformations in Ni/Ti layered thin films with different modulation period but similar total thickness of 60 nm. Changes in the structure and phase composition of nanoscale films have been examined using X-ray diffraction technique, and the chemical composition has been analyzed using secondary ion mass spectrometry. Annealing at 300 °C induces the development of diffusion interaction between the Ni and Ti layers, leading to the formation of intermetallic NixTiy phases of various stoichiometry at higher annealing temperatures. It is shown that an increased number of layers promotes a significant activation of diffusion processes between the components of the system, resulting in a change in its phase composition at lower annealing temperatures. Meanwhile, for all investigated samples, annealing at elevated temperatures (>500 °C) causes the agglomeration of Ti on the free surface with the probable formation of a protective oxide layer. It was established that the decisive influence on thermally induced phase formation is exerted by two competing factors: the use of an argon-containing annealing atmosphere contributes to the intensification of mass transfer processes between the materials of metal nanolayers compared to similar heat treatment in a vacuum, while the decrease of the modulation period of the thin-film system promotes the amorphization processes at the interface between metal layers with a corresponding inhibition of structural ordering processes. В роботі досліджено вплив ізотермічного відпалу у атмосфері аргону (200 Па) в інтервалі температур 200–600 °С на перебіг дифузійно-індукованих структурно-фазових перетворень у нанорозмірних плівкових композиціях Ni/Ti із різною кількістю шарів, але із збереженням загальної товщини системи 60 нм. Зміни структури та фазового складу нанорозмірних композицій досліджено методом рентгеноструктурного фазового аналізу, а хімічний склад – методом вторинно-іонної мас спектрометрії. Встановлено, що відпал за температури 300 °С обумовлює розвиток дифузійної взаємодії між шарами Ni та Ti, яка призводить до формування інтерметалідних фаз NixTiy різного стехіометричного складу за умов наступного підвищення температури термічної обробки. Показано, що збільшення кількості шарів сприяє значній активізації дифузійних процесів між компонентами системи в низькотемпературному інтервалі термічної обробки з відповідною зміною фазового складу. Водночас, для всіх досліджуваних зразків відпал за підвищених температур (>500 °С) спричинює сегрегацію Ti на вільній поверхні з ймовірним формуванням захисного оксидного шару. Визначено, що вирішальний вплив на термічно-індуковане фазоутворення чинять два конкуруючі фактори: використання аргонвмісного середовища відпалу сприяє інтенсифікації процесів масопереносу між матеріалами металевих наношарів порівняно з аналогічною термічною обробкою у вакуумі, в той час як зменшення періоду модуляції тонкоплівкової системи обумовлює прискорення процесів аморфізації на границі розділу цих шарів з відповідним гальмуванням процесів структурного впорядкування. Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine 2023-12-11 Article Article application/pdf https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2023-4-4 10.15407/mom2023.04.034 Scientific Technical Journal; Vol. 29 No. 4 (2023): The Scientific Technical journal Metal Science and Treatment of Metals; 34-49 Науково-технічний журнал; Том 29 № 4 (2023): Науково-технічний журнал Металознавство та обробка металів; 34-49 2664-2441 2073-9583 10.15407/mom2023.04 uk https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2023-4-4/2023-4-4 Copyright (c) 2023 Scientific Technical Journal https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | нанорозмірні плівки NiTi дифузія аргон ізотермічний відпал Kruhlov, I.O. Palchekovskyi, O.A. Franchik, N.V. Voloshko, S.M. Orlov, A.K. Вплив аргонвмісного середовища відпалу на перебіг структурно-фазових перетворень в тонкоплівкових композиціях Ni/Ti |
| title | Вплив аргонвмісного середовища відпалу на перебіг структурно-фазових перетворень в тонкоплівкових композиціях Ni/Ti |
| title_alt | The effect of the argon-containing environment on the structural phase transformations in Ni/Ti layered thin films |
| title_full | Вплив аргонвмісного середовища відпалу на перебіг структурно-фазових перетворень в тонкоплівкових композиціях Ni/Ti |
| title_fullStr | Вплив аргонвмісного середовища відпалу на перебіг структурно-фазових перетворень в тонкоплівкових композиціях Ni/Ti |
| title_full_unstemmed | Вплив аргонвмісного середовища відпалу на перебіг структурно-фазових перетворень в тонкоплівкових композиціях Ni/Ti |
| title_short | Вплив аргонвмісного середовища відпалу на перебіг структурно-фазових перетворень в тонкоплівкових композиціях Ni/Ti |
| title_sort | вплив аргонвмісного середовища відпалу на перебіг структурно-фазових перетворень в тонкоплівкових композиціях ni/ti |
| topic | нанорозмірні плівки NiTi дифузія аргон ізотермічний відпал |
| topic_facet | нанорозмірні плівки NiTi дифузія аргон ізотермічний відпал nanoscale films NiTi diffusion argon isothermal annealing |
| url | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2023-4-4 |
| work_keys_str_mv | AT kruhlovio theeffectoftheargoncontainingenvironmentonthestructuralphasetransformationsinnitilayeredthinfilms AT palchekovskyioa theeffectoftheargoncontainingenvironmentonthestructuralphasetransformationsinnitilayeredthinfilms AT franchiknv theeffectoftheargoncontainingenvironmentonthestructuralphasetransformationsinnitilayeredthinfilms AT voloshkosm theeffectoftheargoncontainingenvironmentonthestructuralphasetransformationsinnitilayeredthinfilms AT orlovak theeffectoftheargoncontainingenvironmentonthestructuralphasetransformationsinnitilayeredthinfilms AT kruhlovio vplivargonvmísnogoseredoviŝavídpalunaperebígstrukturnofazovihperetvorenʹvtonkoplívkovihkompozicíâhniti AT palchekovskyioa vplivargonvmísnogoseredoviŝavídpalunaperebígstrukturnofazovihperetvorenʹvtonkoplívkovihkompozicíâhniti AT franchiknv vplivargonvmísnogoseredoviŝavídpalunaperebígstrukturnofazovihperetvorenʹvtonkoplívkovihkompozicíâhniti AT voloshkosm vplivargonvmísnogoseredoviŝavídpalunaperebígstrukturnofazovihperetvorenʹvtonkoplívkovihkompozicíâhniti AT orlovak vplivargonvmísnogoseredoviŝavídpalunaperebígstrukturnofazovihperetvorenʹvtonkoplívkovihkompozicíâhniti AT kruhlovio effectoftheargoncontainingenvironmentonthestructuralphasetransformationsinnitilayeredthinfilms AT palchekovskyioa effectoftheargoncontainingenvironmentonthestructuralphasetransformationsinnitilayeredthinfilms AT franchiknv effectoftheargoncontainingenvironmentonthestructuralphasetransformationsinnitilayeredthinfilms AT voloshkosm effectoftheargoncontainingenvironmentonthestructuralphasetransformationsinnitilayeredthinfilms AT orlovak effectoftheargoncontainingenvironmentonthestructuralphasetransformationsinnitilayeredthinfilms |