Целью данного исследования было изучение влияния температуры термической обработки на воздухе на структурную, морфологическую, композиционную и фазовую эволюцию поверхностного оксидного слоя, образующегося на литом сплаве Ti-50.2Ni. Образцы NiTi подвергались термической обработке на воздухе при температуре 300–500 °C в течение 60 мин. Морфология и микроструктура поверхности характеризовались с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), а элементный состав оценивался методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (ЭДРС). Параметры шероховатости поверхности количественно определялись с помощью атомно-силовой микроскопии. Рамановская спектроскопия в сочетании с многомерным разрешением кривых – анализом методом чередующихся наименьших квадратов (MCR-ALS) использовалась для идентификации и оценки относительного вклада полиморфов TiO2 в оксидные слои, образующиеся в процессе термической обработки. Анализ ЭДРС указывает на прогрессирующее окисление с повышением температуры обработки, о чем свидетельствует более высокое содержание кислорода и соответствующее снижение концентрации титана и никеля в приповерхностной области. Наблюдения с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) показывают постепенную эволюцию морфологии поверхности, связанную с ростом и уплотнением оксидного слоя. Шероховатость поверхности демонстрирует немонотонную температурную зависимость, отражающую взаимодействие между процессами сглаживания и развитием оксидной пленки. Рамановская спектроскопия показала, что оксидный слой содержит фазы анатаза и рутила, причем рутил становится все более доминирующим по мере повышения температуры обработки. Анализ MCR-ALS подтвердил выраженный температурно-индуцированный сдвиг в сторону преобладания рутила в поверхностном оксиде и снижение спектральной изменчивости при более высоких температурах, что указывает на большую фазовую однородность в анализируемой области поверхности. Научная новизна данной работы заключается в систематической интеграции рамановской спектроскопии, анализа MCR-ALS, СЭМ, EDX и атомно-силовой микроскопии для сопоставления температурно-зависимого образования оксида, шероховатости поверхности и эволюции анатаза-рутила на литом сплаве Ti-50.2Ni, подвергнутом 60-минутной термической обработке на воздухе. Полученные корреляции закладывают основу для понимания термически индуцированных поверхностных преобразований в NiTi и для выбора контролируемых режимов окисления, направленных на получение структурно стабильных поверхностных оксидных слоев с преобладанием рутила, имеющих отношение к проектированию биомедицинских поверхностей.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468023026016457