ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 4 2025 257 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Влияние длины волны лазерного излучения при УФ-лазерной обработке на структуру и функциональные свойства сплава TiNi Татьяна Саблина а, *, Марина Кандаурова b , Илья Зятиков c, Юрий Панченко d Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук, пр. Академический, 2/3, г. Томск, 634055, Россия а https://orcid.org/0000-0002-5941-5732, sabltat@mail.ru; b https://orcid.org/0000-0003-0236-2227, panchenko.marina4@gmail.com; c https://orcid.org/0000-0003-3219-9299, zyatikov@lgl.hcei.tsc.ru; d https://orcid.org/0000-0001-8017-7268, yu.n.panchenko@mail.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2025 Том 27 № 4 с. 257–271 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2025-27.4-257-271 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 544.032.65 История статьи: Поступила: 08 октября 2025 Рецензирование: 17 октября 2025 Принята к печати: 31 октября 2025 Доступно онлайн: 15 декабря 2025 Ключевые слова: Ультрафиолетовое лазерное излучение Длина волны излучения Модификация поверхности Лазерная обработка Смачиваемость Сплав TiNi Финансирование Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-79-31008, https://rscf.ru/ project/25-79-31008/. АННОТАЦИЯ Введение. Широкое внедрение функциональных сплавов на основе TiNi в медицине требует целенаправленного управления их поверхностными свойствами, такими как смачиваемость и биосовместимость. Одним из перспективных методов модификации поверхности является лазерная обработка, в особенности в УФ-диапазоне. Эффективность УФ-лазерной обработки обусловлена высокой энергией фотонов, сильным поглощением в металлах и малой глубиной зоны термического влияния. Целью данной работы является исследование влияния длины волны УФ-лазерного излучения (266 и 355 нм) на структурно-фазовое состояние, химический состав и смачиваемость поверхности сплава TiNi для последующего управления функциональными свойствами материала. Материалы и методы исследования. Модификация поверхности образцов TiNi проводилась импульсным Nd:YAG-лазером с длинами волн 266 и 355 нм в воздушной среде. Для анализа результатов использовались растровая электронная микроскопия с энергодисперсионной спектроскопией и рентгенофазовый анализ для изучения микроструктуры, элементного и фазового состава. Смачиваемость оценивали методом сидячей капли. На основе данных по контактному углу смачивания рассчитывали свободную поверхностную энергию и ее дисперсионную и полярную составляющие по методу ОВРК. Результаты и обсуждение. Установлено, что УФ-лазерная обработка при варьировании таких параметров, как длина волны излучения и скорость лазерного сканирования, приводит к изменению морфологии, количественного соотношения элементов, фазового состава поверхностного слоя образцов сплава TiNi и его поверхностных свойств. После УФ-лазерного воздействия с длиной волны 355 и 266 нм при низких скоростях сканирования (V = 200 и 500 мкм/с) на поверхности образцов регистрируются единичные микротрещины или сетка микротрещин, вызванные влиянием зоны термического воздействия. После УФ-лазерной обработки количество кислорода на поверхности TiNi по сравнению с исходным состоянием увеличивается в 5–18 раз. Фазовый состав никелида титана также претерпевает заметные изменения: на поверхности после лазерного воздействия регистрируются фазы, принадлежащие оксидам титана. Воздействие излучения с более высокоэнергетичными фотонами (λ = 266 нм) на поверхность TiNi приводит к ярко выраженному изменению морфологии и свойств поверхности по сравнению с излучением с длиной волны 355 нм в идентичных режимах. Продемонстрировано, что УФ-лазерная обработка приводит к значительному повышению гидрофильности поверхности: контактный угол смачивания уменьшается с ~75° в исходном состоянии до ~25° и ~11° после обработки излучением с длинами волн 355 и 266 нм соответственно. Кроме этого, наблюдается рост свободной поверхностной энергии образцов TiNi преимущественно за счет значительного увеличения ее полярной составляющей. Для цитирования: Влияние длины волны лазерного излучения при УФ-лазерной обработке на структуру и функциональные свойства сплава TiNi / Т.Ю. Саблина, М.Ю. Кандаурова, И.А. Зятиков, Ю.Н. Панченко // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2025. – Т. 27, № 4. – С. 257–271. – DOI: 10.17212/1994-6309-2025-27.4-257-271. ______ *Адрес для переписки Саблина Татьяна Юрьевна, к.т.н., научный сотрудник Институт сильноточной электроники СО РАН, пр. Академический, 2/3, 634055, г. Томск, Россия Тел.: +7 913 843-21-78, e-mail: sabltat@mail.ru Введение Сплавы на основе никелида титана (TiNi) занимают важное место в ряду функциональных материалов благодаря уникальным свойствам, таким как эффект памяти формы и сверхэластичность, что делает их востребованными для использования в медицине (имплантаты, стенты), аэрокосмической промышленности и микроэлектронике [1–3]. Однако успешное применение TiNi в значительной степени зависит от его поверхностных свойств, включая смачиваемость, которая влияет на биосовместимость и коррозионную стойкость сплава [4]. Поэтому внимание ученых направлено на поиск эффективных методов обработки поверхности этих сплавов для улучшения их биофункциональных свойств. Современные стратегии модификации поверхности функциональных материалов включают
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1