ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2025. №12

Оглавление выпуска

Текст статьи (pdf)

English page

DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.12.5

УДК: 538.911

ПРОЯВЛЕНИЕ ЭФФЕКТА ОБРАТИМОЙ ПАМЯТИ ФОРМЫ
В БЫСТРОЗАКАЛЁННЫХ СЛОИСТЫХ
АМОРФНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СТРУКТУРНЫХ КОМПОЗИТАХ
ИЗ СПЛАВА Ti₅₀Ni₂₅Cu₂₅

Н.Н. Ситников^1,2, А.В. Шеляков², И.А. Залетова¹, С.В. Грешнякова¹

¹Исследовательский центр имени М.В. Келдыша,
125438, Москва, ул. Онежская, 8

²Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»,
115409, Москва, Каширское ш., 31

Статья поступила в редакцию 19 ноября 2025 г.

Аннотация. Методом закалки из расплава в виде протяжённых лент получены слоистые аморфно-кристаллические структурные композиты из сплава Ti₅₀Ni₂₅Cu₂₅ с различным соотношением аморфной и кристаллической фаз. В таких композитах при термоциклировании в интервалах мартенситных превращений реализуется эффект обратимой памяти формы (ЭОПФ) с деформацией изгибом без дополнительной термомеханической обработки. Установлено, что увеличение соотношения толщин кристаллического и аморфного слоёв приводит к увеличению значения кривизны изгиба ленты при реализации ЭОПФ, максимальное достигнутое значение кривизны ленты 0,16 мм⁻¹ соответствует соотношению слоёв 0,34. Проведены комплексные исследования структуры и термомеханических свойств полученных быстрозакалённых слоистых аморфно-кристаллических лент. Исследования поперечного сечения выявили резкую границу между аморфным и кристаллическим слоями, а также показали, что кристаллический слой имеет столбчатую структуру. Установлено, что формоизменение слоистого аморфно-кристаллического композита происходит за счет протекания в кристаллическом слое мартенситного превращения В2↔В19 и сопутствующего ему эффекта памяти формы в результате, которого кристаллический слой сокращается. Предложена модель формирования быстрозакалённого слоистого аморфно-кристаллического структурного композита и реализации ЭОПФ при его термоциклировании в интервале мартенситных превращений.

Ключевые слова: эффект памяти формы, сверхбыстрая закалка, аморфное состояние, кристаллическое состояние, TiNiCu.

Финансирование: Исследование выполнено за счет гранта РНФ проект № 24-22-00035 (https://rscf.ru/project/24-22-00035/)

Автор для переписки: Ситников Николай Николаевич, sitnikov_nikolay@mail.ru

Литература

1. Jani J. M. et al. A review of shape memory alloy research, applications and opportunities //Materials & Design (1980-2015). – 2014. – Т. 56. – С. 1078-1113.

2. Nespoli A. et al. The high potential of shape memory alloys in developing miniature mechanical devices: A review on shape memory alloy mini-actuators //Sensors and Actuators A: Physical. – 2010. – Т. 158. – №. 1. – С. 149-160.

3. Razov A. I. Application of titanium nickelide-based alloys in engineering //Physics of Metals and Metallography. – 2004. – Т. 97. – №. 1. – С. S97.

4. Otsuka K., Ren X. Physical metallurgy of Ti–Ni-based shape memory alloys //Progress in materials science. – 2005. – Т. 50. – №. 5. – С. 511-678.

5. Yong L., Van Humbeeck J., Zeliang X. Cyclic deformation of NiTi shape memory alloys //Materials Science and Engineering. A, Structural Materials: Properties, Microstructure and Processing. – 1999. – Т. 273.

6. Pushin V. G., Kuranova N. N., Pushin A. V. Structure and mechanical properties of shape-memory alloys of the Ti–Ni–Cu system //Metal Science and Heat Treatment. – 2016. – Т. 57. – №. 11. – С. 739-745.

7. Kalashnikov V. S. et al. Functionalities of Ni–Ti shape memory alloys and their efficiency as event actuators of microelectromechanical systems //Journal of Communications Technology and Electronics. – 2023. – Т. 68. – №. 4. – С. 400-406.

8. Kohl M. et al. SMA foils for MEMS: From material properties to the engineering of microdevices //Shape Memory and Superelasticity. – 2018. – Т. 4. – №. 1. – С. 127-142.

9. Stachiv I., Alarcon E., Lamac M. Shape memory alloys and polymers for MEMS/NEMS applications: Review on recent findings and challenges in design, preparation, and characterization //Metals. – 2021. – Т. 11. – №. 3. – С. 415.

10. Tong Y., Liu Y., Xie Z. Characterization of a rapidly annealed Ti50Ni25Cu25 melt-spun ribbon //Journal of alloys and compounds. – 2008. – Т. 456. – №. 1-2. – С. 170-177.

11. Sitnikov N. N. et al. Shape memory effect in a rapidly quenched Ti50Ni25Cu25 alloy //Russian Metallurgy (Metally). – 2017. – Т. 2017. – №. 10. – С. 794-800.

12. Шеляков А. В. и др. Формирование обратимого эффекта памяти формы в сплаве TiNiCu методом спиннингования //Известия Российской академии наук. Серия физическая. – 2015. – Т. 79. – №. 9. – С. 1281-1281.

13. Kang S. et al. Microstructures and shape memory characteristics of a Ti–20Ni–30Cu (at.%) alloy strip fabricated by the melt overflow process //Scripta Materialia. – 2010. – Т. 62. – №. 2. – С. 71-74.

14. Matveeva N. M. et al. Effect of the conditions of crystallization of amorphous TiNi-TiCu alloys on their structure and shape memory //Physics of metals and metallography. – 1997. – Т. 83. – №. 6. – С. 626-632.

15. Shelyakov A. et al. Effect of high-rate annealing on microstructure, martensitic transformation and shape memory behavior of TiNiCu melt-spun ribbons //Materials Letters. – 2019. – Т. 248. – С. 48-51.

16. Irzhak A. V. et al. Giant reversible deformations in a shape-memory composite material //Technical Physics Letters. – 2010. – Т. 36. – №. 4. – С. 329-332.

17. Kuchin D. S. et al. High-Speed Composite Microactuator Based on Ti2NiCu Alloy with Shape Memory Effect //Physics of the Solid State. – 2018. – Т. 60. – №. 6. – С. 1163-1167.

18. Sitnikov N. N. et al. Shape memory effect in a rapidly quenched Ti50Ni25Cu25 alloy //Russian Metallurgy (Metally). – 2017. – Т. 2017. – №. 10. – С. 794-800.

19. Shelyakov A. et al. Development of micromechanical device on the base of two-way shape memory alloy Ribbon //Acta Physica Polonica. – 2018. – Т. 134. – №. 3. – С. 708-713.

20. Fu Y. et al. TiNi-based thin films in MEMS applications: a review //Sensors and Actuators A: Physical. – 2004. – Т. 112. – №. 2-3. – С. 395-408.

21. Shelyakov A. et al. Design of microgrippers based on amorphous-crystalline TiNiCu alloy with two-way shape memory //Journal of Micro-Bio Robotics. – 2020. – Т. 16. – №. 1. – С. 43-51.

22. фон Гратовски С. В. и др. Система микроманипулирования сенсиллами насекомых на основе сплава Ti _50 Ni _25 Cu _25 с эффектом памяти формы //Журнал технической физики. – 2023. – Т. 93. – №. 8. – С. 1223-1230.

Для цитирования:

Ситников Н.Н., Шеляков А.В., Залетова И.А., Грешнякова С.В. Проявление эффекта обратимой памяти формы в быстрозакалённых слоистых аморфно-кристаллических структурных композитах из сплава Ti₅₀Ni₂₅Cu₂₅. // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – №. 12. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.12.5