Сотрудниками лаборатории МСсПФ ИФПМ СО РАН и Московского государственного медико-стоматологического университета им. А.И. Евдокимова проведены исследования нанотвёрдости и модуля упругости моно- и поликристаллов системы сплавов TiNi-TiFe.

Методом наноиндентирования исследованы изменения твердости H и модуля Юнга E в B2-фазе сплавов квазибинарного разреза TiNi-TiFe в монокристаллическом состоянии и сплава Ti₄₉Ni₅₁ в поли- и монокристаллическом состояниях, испытывающих и не испытывающих термоупругие мартенситные превращения. Уровень упругих свойств монокристаллов сплавов зависит от концентрации атомов Fe и плавно снижается при уменьшении его содержания в сплаве и постепенной потере устойчивости высокотемпературной B2-фазы по отношению к мартенситным превращениям. На зависимости величины твердости H сплавов Ti₅₀Ni_50-xFe_x от содержания атомов Fe наблюдается максимум при равной концентрации атомов Fe и Ni (25.0 ат. %). Он может быть связан с максимальной величиной твёрдорастворного упрочнения сплава при данном соотношении атомов Fe и Ni. Полученные опытные данные сравнивали с расчётными результатами, полученными усреднением упругих постоянных по Фойгту. Среднее отклонение расчётных от эмпирических данных составило 11.55 %. Исследованы корреляционная связь между H и E сплавов, а также изменение величины отношения H/E по мере потери устойчивости B2-фазы сплавов по отношению к мартенситным превращениям. Коэффициент корреляции между величинами модуля упругости и твердости сплавов TiNiFe составляет 0.42, что соответствует статистической связи средней силы. Установлено, что для сплавов TiNi-TiFe, испытывающих мартенситные превращения, величина H/E больше чем 0.035, что выше, чем обычно у металлов и сплавов. На наш взгляд, это обусловлено «размягчением» модулей упругости сплавов по мере приближения к точкам фазовых переходов В2 → R → В19′ по концентрации. Отношение H/E можно рассматривать как критерий потери ими устойчивости к мартенситным превращениям.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема номер FWRW-2021-0004. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Mesomechanics (IF: 2.025; Q2 по данным SJR).

Источник: ИФПМ РАН.