Применение сканирующей туннельной микроскопии для оценки средней относительной энергии границ зерен в ниобии, полученном кручением под высоким давлением

В работе исследована средняя относительная энергия границ зерен в ниобии после кручения под высоким давлением (КВД) с использованием сканирующей туннельной микроскопии (СТМ). Установлено, что деформация методом КВД приводит к формированию ультрамелкозернистой (УМЗ) структуры со средним размером зерен ~100 нм и значительному увеличению твердости (до 2800 МПа). С помощью СТМ-анализа количественно оценено энергетическое состояние границ зерен: в крупнокристаллическом ниобии средняя относительная энергия границ зерен составила 0,27, тогда как после КВД на 5 оборотов – 0,71. Обнаружено, что в УМЗ-ниобии преобладают границы с высокой относительной энергией (более 0,6), что свидетельствует о формировании неравновесных (деформационно-модифицированных) границ зерен. Полученные результаты согласуются с данными для других металлов и сплавов (Ni, Cu, CuHf), подвергнутых интенсивной пластической деформации. Работа подтверждает перспективность СТМ-микроскопии для количественной оценки энергии границ зерен в наноструктурированных материалах, что важно для понимания их механических свойств и оптимизации методов обработки.