Синтез никелида титана методом электротеплового взрыва под давлением

Богатов Ю. В.; Щербаков А. В.; Щербаков В. А.; Ковалев Д. Ю.; Сычев А. Е.

doi:10.31857/S0002337X23100019

Синтез никелида титана методом электротеплового взрыва под давлением

Authors: Богатов Ю.¹, Щербаков А.¹, Щербаков В.¹, Ковалев Д.¹, Сычев А.¹
Affiliations:
1. Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук
Issue: Vol 59, No 10 (2023)
Pages: 1185-1191
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/0002-337X/article/view/249405
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23100019
EDN: https://elibrary.ru/CDXUJC
ID: 249405

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

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.

Keywords

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

References

Otsuka K., Ren X. Physical Metallurgy of Ti–Ni-Based Shape Memory Alloys // Prog. Mater Sci. 2005. V. 50. P. 511–678.
Гюнтер В.Э., Ходоренко В.Н., Ясенчук Ю.Ф. Никелид титана. Медицинский материал нового поколения. Томск: МИЦ, 2006. 296 с.
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.
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.
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.
Итин В.И., Найбороденко Ю.С. Высокотемпературный синтез интерметаллических соединений. Томск: Изд-во ТГУ, 1989. 214 с.
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.
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
Диаграммы состояния двойных металлических систем / Под ред. Лякишева Н.П. М.: Машиностроение, 1996. Т. 3. С. 655.
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.
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.
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.
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
Loccia A.M., Orru R., Cao G., Munira Z.A. Field-Activated Pressure-Assisted Synthesis of NiTi // Intermetallics. 2003. V. 11. P. 555–571.
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
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
Металлы и сплавы. Измерение твердости и других характеристик материалов при инструментальном индентировании. ГОСТ Р 8.748-2011 (ИСО 14577-1:2002).
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
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.
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.
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