Конференції
  1. Головна
  2. Структура
  3. Фізико-хімія і технології наноструктурних і функціональних матеріалів
  4. Публікація

Аномальна надпружність інтерметаліду Ti3Sn: короткий огляд

Ю.М.Подрезов*,
 
М.В.Буланова,
 
О.В.Вдовиченко,
 
Ю.В.Фартушна
 

Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України , Київ
yupodrezov@ukr.net
Usp. materialozn. 2025, 10/11:13-26
https://doi.org/10.15407/materials2025.10-11.013

Анотація

Наведено результати українських науковців, які демонструють незвичайну механічну поведінку інтерметаліду Ti3Sn та сплавів на його основі. Аналіз літератури показав, що J-подібна крива навантаження є характерною ознакою біологічних тканин та синтетичних матеріалів текстильного дизайну. Більшості надпружних металевих матеріалів притаманна S-подібна крива навантаження, за винятком розроблених нами сплавів на базі Ti3Sn, які демонструють J-подібну криву навантаження. Залежно від складу та мікроструктури їх модуль пружності змінюється в діапазоні 4—40 ГПа. Найнижче значення 4 ГПа має нестехіометричний інтерметалід 75,5Ti—24,5Sn. Наведені результати досліджень, що одержані п’ятьма незалежними методами, демонструють відтворюваність ефекту.


Завантажити повний текст

ІНТЕРМЕТАЛІДИ, МЕХАНІЧНА ПОВЕДІНКА, ПРУЖНІСТЬ

Посилання

1. Корнилов И.И., Нартова Т.Т. Жаропрочность сплавов системы титан—олово. Изв. АН СССР, ОТН. 1960. № 5. С. 133—136. 

2. Бай А.С., Лайнер Д.И., Слесарева Е.Н., Цыпин М.И. Окисление титана и его сплавов. Москва: Металлургия, 1970. 320 с. 

3. Hashimoto, T, Nakamura, M., Takeuchi, S. (1990). Plastic deformation of Ti3Sn. Mater. Trans. JIM, Vol. 31, pp. 195—199. https://doi.org/10.2320/matertrans1989.31.195

4. Wong, C. R., Fleischer, R. L. (1994). Low frequency damping and ultrasonic attenuation in Ti3Sn-based alloys. J. Mater. Res., Vol. 9, pp. 1441—1448. https://doi.org/10.1557/JMR.1994.1441

5. Bulanova, M., Podrezov, Yu., Fartushna, Yu. (2006). Phase composition, structure and mechanical properties of Ti–Dy–Si–Sn alloys. Intermetallics, Vol. 14, pp. 435—443. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2005.08.004

6. Vdovychenko, O. V., Bulanova, M. V., Fartushna, Yu. V., Shcheretsky, A. A. (2010). Dynamic mechanical behavior of intermetallide Ti3Sn. Scr. Mater., Vol. 62, pp. 758—761. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2010.01.036

7. Ivanova, O., Karpets, M., Yavari, A. R., Georgarakis, K., Podrezov, Yu. (2014). In- situ X-Ray diffraction study of the phase transition in the non-stoichiometric intermetallic compound Ti3Sn. J. Alloys Compd., Vol. 582, pp. 360—363. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.07.198

8. Ivanova, O., Yavari, A. R., Georgarakis, K., Podrezov, Yu. (2014). Room temperature strain recovery into non-stoichiometric intermetallic compound Ti3Sn. J. Alloys Compd., Vol. 617, pp. 34—38. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.03.195

9. Ivanova, O. M. (2014). Analysis of the transformation strain associated with the hexagonal-to-orthorhombic transition in Ti3Sn. Еlectronnaya mikroskopiya ta mitsnist materialiv, Iss. 20, pp. 83—92.

10. Vdovychenko, O., Ivanova, O., Podrezov, Yu., Bulanova, M., Fartushna, Yu. (2017). Mechanical behavior of homogeneous and nearly homogeneous Ti3Sn: Role of composition and microstructure. Mater. Des., Vol. 125, pp. 26—34. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.03.074

11. Ivanova, O., Shcheretsky, O., Podrezov, Yu., Karpets, M. (2017). Young’s modulus and damping capacity of Ti3Sn intermetallic compoundwith 1 at% and 3 at% of Zr and Al additions. Mater. Sci. Eng. A, Vol. 683, pp. 252—255. https://doi.org/10.1016/j.msea.2016.12.030

12. Biomechanics of Soft Tissues Principles and Applications / Ed. Adil Al-Mayah (2014). CRC Press Taylor & Francis Group, 169 p. http://www.crcpress.com

13. Stoppa, M., Chiolerio, A., Sensors, A. (2014). Wearable electronics and smart textiles. A Critical Rev., Vol. 14, pp. 11957—11992. https://doi.org/10.3390/s140711957

14. Jang, K. (2017). Self-assembled three dimensional network designs for soft electronics. Nat Commun. https://doi.org/10.1038/ncomms7566

15. Khang, D. Y., Jiang, H. Q., Huang, Y., Rogers, J. A. (2006). Stretchable form of single-crystal silicon for hig-performance helectronics on rubber substrates. Science, Vol. A 311, pp. 208—212. https://doi.org/10.1126/science.1121401

16. Ma, Y., Feng, X., Rogers, J. A., Huang, Y., Zhang, Y. (2017). Design and application of 'J-shaped' stress-strain behavior in stretchable electronics: a review. Lab Chip., Vol. 17, pp. 1689—1704. https://doi.org/10.1039/c7lc00289k

17. Anene, F. A., Aiza Jaafar, C. N., Zainol, I., Azmah Hanim, M. A., Suraya, M. T. (2021). Biomedical materials: A review of titanium based alloys. Proc. Inst. Mech. Eng., Part C: J. Mech. Eng. Sci., Vol. 235, pp. 3792—3805. https://doi.org/10.1177/0954406220967694

18. Biesiekierski, A., Lin, J., Munir, K., Ozan, S., Li, Y., Wen, C. (2018). An investigation of the mechanical and microstructural evolution of a TiNbZr alloy with varied ageing time. Sci. Rep., Vol. 8, pp. 5737. https://doi.org/10.1038/s41598-018-24155-y

19. Torres-Sanchez, C., Wang, J., Norrito, M., Zani, L., Conway, P. P. (2020). Addition of Sn to TiNb alloys to improve mechanical performance and surface properties conducive to enhanced cell activity. Mater. Sci. Eng. C., Vol. 115, pp. 110839. https://doi.org/10.1016/j.msec.2020.110839

20. Hanada, S., Masahashi, N., Semboshi, S., Jung, T. K. (2021). Low Young’s modulus of cold groove-rolled β-Ti–Nb–Sn alloys for orthopedic applications. Mater. Sci. Eng. A, Vol. 802, pp. 140645. https://doi.org/10.1016/j.msea.2020.140645

21. Azmat, A., Tufail, M., Chandio, A. D. (2021). Synthesis and characterization of Ti—Sn alloy for orthopedic applications. Materials, Vol. 14, pp. 7660. https://doi.org/10.3390/ma14247660

22. Li, P., Zhang, H., Tong, T., He, Z. (2019). The rapidly solidified β-type Ti–Fe–Sn alloys with high specific strength and low elastic modulus J. Alloys Compd., Vol. 786, pp. 986—994. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.01.346

23. Yang, Y., Guo, X., Dong, Z. (2021). Effect of Nb on microstructure and mechanical properties of Ti–xNb–4Zr–8Sn alloys. Mater. Sci. Eng. A, Vol. 825, pp. 141741. https://doi.org/10.1016/j.msea.2021.141741

24. Li, P., Ma, X., Jia, Y., Meng, F., Tang, L., He, Zh. (2019). Microstructure and mechanical properties of rapidly solidified β-Type Ti–Fe–Sn–Mo alloys with high specific strength and low elastic modulus Metals, Vol. 9, pp 1135. https://doi.org/10.3390/met9111135

Публікації