Випуски МФіНТ »  Том 48, випуск 5

Функціональні наноструктуровані композити на основі потрійних і четверних сполук Купруму

А. М. Тітенко$^{1}$, Л. Д. Демченко$^{2,4}$, Ю. М. Трощенков$^{1}$, О. А. Тітенко$^{2}$, В. М. Муравйов$^{3}$

$^{1}$Інститут магнетизму імені В. Г. Бар’яхтара НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36 б, 03142 Київ, Україна
$^{2}$Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», просп. Берестейський, 37, 03056 Київ, Україна
$^{3}$Державний університет інфраструктури та технологій, вул. Кирилівська, 9, 04071 Київ, Україна
$^{4}$Хімічний факультет Стокгольмського університету, вул. Сванте Арреніус, 16 C, 106 91 Стокгольм, Швеція

Отримано: 27.08.2024; остаточний варіант - 20.11.2024. Завантажити: PDF

В роботі розглянуто концептуальні можливості використання інтелектуальних матеріялів здатних одночасно виконувати функції актуаторів і датчиків зміни станів. В якості таких елементів пропонується використовувати наноструктуровані феромагнетні стопи з пам’яттю форми на основі багатокомпонентних стопів міді. Проведено порівняльну аналізу непружньої деформаційної поведінки стопів CuAlMn(Fe), отриманих різними методами, з відомими аналогами, що свідчить про потенційні можливості застосування їх у деформаційних пристроях відновлювальної дії. На масивних полікристалічних зразках CuAlMn(Fe) визначено морфологічні та кінетичні особливості під час індукування мартенситних перетворень, які пов’язані зі зміною магнетного стану в результаті появи наведеної анізотропії форми і напряму залежать від запропонованого термомагнетного оброблення. Досліджено електричні та магнетні характеристики вибраних стопів. На відміну від CuAlMn-стопів, стопи CuAlMnFe майже не змінюють питому намагнетованість з температурою та часом низькотемпературного відпалу, що пов’язане з превалюванням антиферомагнетного впорядкування над феромагнетним. Виходячи з одержаних властивостей наноструктурованих CuAlMnFe-стопів зроблено висновок стосовно можливостей використання їх в якості смарт-матеріялів різноманітного призначення.

Ключові слова: смарт-матеріяли, надпружність, ефект пам’яті форми, намагнетованість, актуатор, магнетна анізотропія, термопружнє мартенситне перетворення, магнетне поле.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v48/i05/0495.html

PACS: 62.20.fg, 62.23.Pq, 75.60.Ej, 81.30.Kf, 81.40.Jj, 81.40.Rs, 81.70.Pg

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. D. Stoeckel, Mater. Design, 11, No. 6: 302 (1990).
  2. J. M. Jani, M. Leary, A. Subic, and M. A. Gibson, Mater. Design, 56, No. 4: 1078 (2014).
  3. L. Orgeas and D. Favier, J. Phys. IV, 5, No. 8: 605 (1995).
  4. K. Jacobus, H. Sehitoglu, and M. Balzer, Metall. Mater. Trans., 27, No. 10: 3066 (1996).
  5. K. Otsuka and X. B. Ren, Intermetallics, 7, No. 5: 511 (1999).
  6. S. Y. Yang, T. Omori, C. P. Wang, Y. Liu, M. Nagasako, J. J. Ruan, R. Kainuma, K. Ishida, and X. J. Liu, Sci. Rep., 6: 21754 (2016).
  7. S. Sugimoto, S. Kondo, H. Nakamura, D. Book, Y. Wang, T. Kagotani, R. Kainuma, K. Ishida, M. Okada, and M. Homma, J. Alloys Compd., 265, No. 1–2: 273 (1998).
  8. Y. Sutou, T. Omori, J. J. Wang, R. Kainuma, and K. Ishida, Mater. Sci. Eng. A, 378, Nos. 1–2: 278 (2004).
  9. S. M. Ueland and C. A. Schuh, Acta Mater., 60, No. 1: 282 (2012).
  10. S. Xu, H. Huang, J. Xie, Y. Kimura, X. Xu, T. Omori, and R. Kainuma, Metals, 7, No. 4: 141 (2017).
  11. S. Y. Yang, T. Omori, C. P. Wang, Y. Liu, M. Nagasako, J. J. Ruan, R. Kainuma, K. Ishida, and X. J. Liu, Sci. Rep., 6: 21754 (2016).
  12. S. M. Ueland, Y. Chen, and C. A. Schuh, Adv. Functional Mater., 22, Iss. 10: 2094 (2012).
  13. S. Yang, L. Guo, X. Qing, S. Hong, J. Zhang, M. Li, C. Wang, and X. Liu, Sci. Technol., 57: 43 (2020).
  14. Y. Sutou, T. Omori, K. Yamauchi, N. Ono, R. Kainuma, and K. Ishida, Acta Mater., 53, No. 15: 4121 (2005).
  15. T. Omori, T. Kusama, S. Kawata, I. Ohnuma, Y. Sutou, Y. Araki, K. Ishida, and R. Kainuma, Science, 341, No. 6153: 1500, (2013).
  16. T. Kusama, T. Omori, T. Saito, S. Kise, T. Tanaka, Y. Araki, and R. Kainuma, Nature Commun., 8: 354 (2017).
  17. K. Otsuka, C. M. Wayman, K. Nakai, H. Sakamoto, and K. Shimizu, Acta Metall., 24, No. 3: 207 (1976).
  18. T. Saburi, Y. Inada, S. Nenno, and N. Hori, J. Phys. Colloid Chem., 43, No. C4: 633 (1982).
  19. R. J. Comstock Jr., T. E. Buchheit, M. Somerday, and J. A. Wert, Metall. Mater. Trans. A, 28, No. 9: 3505 (1997).
  20. Y. Sutou, T. Omori, J. J. Wang, R. Kainuma, and K. Ishida, J. Phys. IV, 112, No. 11: 511 (2003).
  21. S. Xu, H. Huang, J. Xie, Y. Kimura, X. Xu, T. Omori, and R. Kainuma, Metals, 7, No. 7: 141 (2017).
  22. Y. N. Liu, I. Houver, H. Xiang, L. Bataillard, and S. Miyazaki, Metall. Mater. Trans. A, 30: 1275 (1999).
  23. Y. Tanaka, Y. Himuro, R. Kainuma, Y. Sutou, T. Omori, and K. Ishida, Science, 327, No. 5972: 1488 (2010).
  24. K. Otsuka and C. M. Wayman, Shape Memory Materials (Cambridge: Cambridge University Press: 1998), p. 27.
  25. T. Omori, N. Koeda, Y. Sutou, R. Kainuma, and K. Ishida, Mater. Trans., 48, No. 11: 2914 (2005).
  26. V. I. Alshits, E. V. Darinskaya, M. V. Koldaeva, and E. A. Petrzhik, Crystallogr. Rep., 48, No. 5768 (2003).
  27. I. R. Bubley, Yu. N. Koval, and  P. V. Titov , Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 36, No. 12: 1661 (2014) (in Russian).
  28. A. N. Titenko, L. D. Demchenko, A. Ye. Perekos, M. B. Babanli, A. Yu. Gerasimov, and Ya. V. Korenivska, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 42, No. 4: 531 (2020) (in Russian).
  29. M. Robin, G. Lormand, and P. Gobin, J. Phys. Colloques, 43, No. C4: 485 (1982).
  30. Yu. N. Koval and A. Y. Molyn, Fiz. Met. Metalloved., 50, No. 5: 1099 (1980) (in Russian).
  31. L. Demchenko, A. Titenko, L. Kozlova, A. Kravets, and M. Babanli, Proc. of the IEEE 13th Int. Conf. ‘Nanomaterials: Applications and Properties’ (Sept. 10–15, 2023, Bratislava), p. NMM-04.
  32. A. Titenko, L. Demchenko, L. Kozlova, M. Babanli, T. Z. Ren, and Ya. Titenko, Appl. Nanosci., 10, No. 5: 3097 (2020).
  33. V. V. Kokorin, L. E. Kozlova, A. O. Perekos, O. M. Babiy, and T. V. Yefimova, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 28, No. 7: 889 (2006) (in Russian).
  34. L. Yang, X. Jiang, H. Sun, Z. Shao, Y. Fang, and R. Shu, Nanotechnol. Rev., 10: 1560 (2021).
  35. J. M. Jani, M. Leary, A. Subic, and M. A. Gibson, Mater. Design, 56: 1078 (2014).
  36. A. M. Titenko, L. D. Demchenko, Yu. M. Troshchenkov, V. K. Sulzhenko, and M. B. Babanly, Sposib Zminennya Zhorstkosti Adaptyvnykh Konstruktsiy z Vykorystannyam Materialiv z Pam’yattyu Formy [Method for Changing the Rigidity of Adaptive Structures Using Shape Memory Materials], Patent No. 131506 (Published February, 2019) (in Ukrainian).
  37. Y. Araki, K. Kimura, T. Asai, T. Masui, T. Omori, and R. Kainuma, J. Sound and Vibration, 358: 74 (2015).
  38. W. Chang and Y. Araki, ICE Proc. Civil Eng., 169, No. 2: 87 (2016).
  39. S. Naghashian, B. L. Fox, and M. R. Barnett, Smart Materials and Structures, 23, No. 4: 065002 (2014).
  40. Yu. M. Koval, L. M. Nehanov, and A. P. Shpak, Sposib Vyhotovlennya Porystykh Termochutlyvykh Hradientnykh Elementiv iz Splaviv z Pam’yattyu Formy [Method for Manufacturing Porous Thermosensitive Gradient Elements from Shape Memory Alloys], Patent of Ukraine No. 11915 (Published January 16, 2006) (in Ukrainian).
  41. I. R. Bubliy, Yu. M. Koval, L. M. Nehanov, and T. H. Sych, Splav na Osnovi Midi z Ehfektom Pam’yati Formy [An Alloy Based on Copper with Shape Memory Effect], Patent of Ukraine No. 14165 (Published May, 2006) (in Ukrainian).

Ліцензія Creative Commons
Цю статтю ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
© 1979 «Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України»