1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 59, № 10, 2023

Неорганические материалы, 2023, T. 59, № 10, стр. 1185-1191

Синтез никелида титана методом электротеплового взрыва под давлением

Ю. В. Богатов 1, А. В. Щербаков 1, В. А. Щербаков 1, *, Д. Ю. Ковалев 1, А. Е. Сычев 1

1 Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук
142432 Московская обл., Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 8, Россия

* E-mail: vladimir@ism.ac.ru

Поступила в редакцию 20.06.2023
После доработки 28.09.2023
Принята к публикации 29.09.2023

Аннотация

Методом электротеплового взрыва (ЭТВ) под давлением получены сплавы никелида титана. Изучено влияние мощности электрического нагрева на параметры ЭТВ и физико-механические характеристики синтезированных сплавов. Показано, что увеличение электрического напряжения, приложенного к исходному образцу, приводит к уменьшению времени воспламенения и увеличению максимальной температуры ЭТВ. Температура воспламенения не зависела от электрической мощности и составляла 350°C. РФА показал, что основной фазой в сплавах является NiTi. Испытания сплавов при одноосном сжатии показали, что предел прочности при сжатии составляет 1980 МПа. Микротвердость HV составляет 6.4 ± 0.8 ГПа. Методом инструментального индентирования определены твердость (НМ = 9.4 ГПа) и характеристики пластической и упругой деформации. Показано, что синтезированные сплавы обладают высокой пластичностью.

Ключевые слова: электротепловой взрыв под давлением, экзотермический синтез, никелид титана, фазовый состав, индентирование, упругая и пластическая деформации

Список литературы

  1. Otsuka K., Ren X. Physical Metallurgy of Ti–Ni-Based Shape Memory Alloys // Prog. Mater Sci. 2005. V. 50. P. 511–678.

  2. Гюнтер В.Э., Ходоренко В.Н., Ясенчук Ю.Ф. Никелид титана. Медицинский материал нового поколения. Томск: МИЦ, 2006. 296 с.

  3. Matthew D., McNeese, Dimitris C., Lagoudas, Thomas C., Pollock. Processing of TiNi from Elemental Powders by Hot Isostatic Pressing // Mater. Sci. Eng., A. 2000. V. 280. № 2. P. 334–348.

  4. Bram M., Ahmad-Khanlou A., Heckmann A. Powder Metallurgical Fabrication Processes for NiTi Shape Memory Alloy Parts // Mater. Sci. Eng., A. 2002. V. 337. № 1–2. P. 254–263.

  5. Ходоренко В.Н., Аникеев С.Г., Гюнтер В.Э. Структурные и прочностные свойства пористого никелида титана, полученного методами СВС и спекания // Изв. вузов. Физика. 2014. Т. 57. № 6. С. 17–23.

  6. Итин В.И., Найбороденко Ю.С. Высокотемпературный синтез интерметаллических соединений. Томск: Изд-во ТГУ, 1989. 214 с.

  7. Resnina N., Belyaev S. Influence of Annealing on Martensitic Transformations in Porous TiNi-based Alloys Produced by Self-Propagating High-Temperature Synthesis // J. Alloys Compd. 2013. V. 577. P. 159–163.

  8. Bogatov Y.V., Shcherbakov V.A., Karpov A.V., Sytschev A.E., Kovalev D.Yu. Forced SHS Compaction of NiTi // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2022. V. 31. № 4. P. 247–252. https://doi.org/10.3103/S1061386222050028

  9. Диаграммы состояния двойных металлических систем / Под ред. Лякишева Н.П. М.: Машиностроение, 1996. Т. 3. С. 655.

  10. Li B.Y., Rong L.J., Li Y.Y., Gjunter V.E. Synthesis of Porous Ni–Ti Shape-Memory Alloys by Self-Propagating High-Temperature Synthesis: Reaction Mechanism and Anisotropy in Pore Structure // Acta Mater. 2000. V. 48. P. 3895–3904.

  11. Корчагин М.А., Григорьева Т.Ф., Бохонов Б.Б., Шарафутдинов М.Р., Баринова А.П., Ляхов Н.З. Твердофазный режим горения в механически активированных СВС-системах. I. Влияние продолжительности механической активации на характеристики процесса и состав продуктов горения // ФГВ. 2003. Т. 39. № 1. С. 51–59.

  12. Корчагин М.А., Григорьева Т.Ф., Бохонов Б.Б., Шарафутдинов М.Р., Баринова А.П., Ляхов Н.З. Твердофазный режим горения в механически активированных СВС-системах. II. Влияние режимов механической активации на характеристики процесса и состав продуктов горения // ФГВ. 2003. Т. 39. № 1. С. 60–68.

  13. Kochetov N.A., Shchukin A.S., Seplyarskii B.S. Influence of High-Energy Ball Milling on SHS in the Ti–Ni System // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2019. V. 28. № 2. P. 146–148. https://doi.org/10.3103/S106138621902006710.15372/FGV20190308

  14. Loccia A.M., Orru R., Cao G., Munira Z.A. Field-Activated Pressure-Assisted Synthesis of NiTi // Intermetallics. 2003. V. 11. P. 555–571.

  15. Garay J.E., Anselmi-Tamburini U., Munir Z.A. Enhanced Growth of Intermetallic Phases in the Ni–Ti System by Current Effects // Acta Mater. 2003. V. 51. P. 4487–4495. https://doi.org/10.1016/S1359-6454(03)00284-2

  16. Shcherbakov V.A., Shcherbakov A.V., Bostandzhiyan S.A. Electrothermal Explosion of a Titanium−Soot Mixture under Quasistatic Compression. I. Thermal and Electric Parameters // Combust. Explos. Shock Waves. 2019. V. 55. № 1. P. 74–81. https://doi.org/10.1134/S0010508219010088

  17. Металлы и сплавы. Измерение твердости и других характеристик материалов при инструментальном индентировании. ГОСТ Р 8.748-2011 (ИСО 14577-1:2002).

  18. Райченко А.И. Модель процесса уплотнения пористого порошкового упруго-вязкого материала при электроспекании // Металлофизика и новейшие технологии. 2016. T. 38. № 5. C. 635–645. https://doi.org/10.15407/mfint.38.05.0635

  19. Yi H.C., Moore J.J. A Novel Technique for Producing Niti Shape Memory Alloy Using the Thermal Explosion Mode of Combustion Synthesis // Scr. Metall. 1988. V. 22. P. 1889–1892.

  20. Малыгин Г.А. Гетерогенное зарождение мартенсита на преципитатах и кинетика мартенситного превращения в кристаллах с эффектом памяти формы // Физика твердого тела. 2003. Т. 45. Вып. 8. С. 1491–1496.

  21. Guillonneau G., Wheeler J.M., Wehrs J., Philippe L., Baral P., Höppel H.W., Göken M., Michler J. Determination of the True Projected Contact Area by in Situ Indentation Testing // J. Mater. Res. 2019. V. 34. P. 2859–2868. https://doi.org/10.1557/jmr.2019.236

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал