Inorganic MaterialsInorganic MaterialsНеорганические материалы0002-337X3034-5588The Russian Academy of Sciences66810810.31857/S0002337X23100019CDXUJCArticlesСтатьиUnknownPressure-Assisted Electrothermal Explosion Synthesis of Titanium NickelideСинтез никелида титана методом электротеплового взрыва под давлениемBogatovYu. V.БогатовЮ. В.vladimir@ism.ac.ruShcherbakovA. V.ЩербаковА. В.vladimir@ism.ac.ruShcherbakovV. A.ЩербаковВ. А.vladimir@ism.ac.ruKovalevD. Yu.КовалевД. Ю.vladimir@ism.ac.ruSychevA. E.СычевА. Е.vladimir@ism.ac.ruMerzhanov Institute of Structural Macrokinetics and Materials Science, Russian Academy of SciencesИнститут структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук0110202359101185119126022025Copyright ©; 2023, Ю.В. Богатов, А.В. Щербаков, В.А. Щербаков, Д.Ю. Ковалев, А.Е. СычевCopyright ©; 2023, Ю.В. Богатов, А.В. Щербаков, В.А. Щербаков, Д.Ю. Ковалев, А.Е. Сычев2023Ю.В. Богатов, А.В. Щербаков, В.А. Щербаков, Д.Ю. Ковалев, А.Е. СычевЮ.В. Богатов, А.В. Щербаков, В.А. Щербаков, Д.Ю. Ковалев, А.Е. Сычевhttps://transsyst.ru/0002-337X/article/view/668108

Titanium nickelide alloys have been prepared by pressure-assisted electrothermal explosion (ETE) synthesis. We have examined the effect of Joule heating power on ETE parameters and the physicomechanical properties of the synthesized alloys. The results demonstrate that raising the electrical voltage applied to the starting mixture leads to a decrease in ignition time and increase in the maximum ETE temperature. The ignition temperature was 350°C, independent of the Joule heating power. X-ray diffraction characterization showed that the major phase in the alloys was NiTi. According to uniaxial compression test results, the compressive strength of the alloys is 1980 MPa. Their microhardness HV is 6.4 ± 0.8 GPa. Instrumental indentation has been used to determine their hardness under load (HM = 9.4 GPa) and characteristics of their plastic and elastic deformation. The synthesized alloys have been shown to have high plasticity.

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.

pressure-assisted electrothermal explosionexothermic synthesistitanium nickelidephase compositionindentationelastic and plastic deformationэлектротепловой взрыв под давлениемэкзотермический синтезникелид титанафазовый составиндентированиеупругая и пластическая деформацииOtsuka 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/S1061386222050028Диаграммы 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/FGV20190308Loccia 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)00284-2Shcherbakov 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/S0010508219010088Металлы 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.38.05.0635Yi 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