Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Сплавы с памятью формы на основе Ti-Ni Проведено детальное исследование особенностей формирования различных типов наноструктур в СПФ Ti–50,61 ат.% Ni и Ti–50,7 ат.% Ni в зависимости от режимов термомеханической обработки (ТМО), включающих холодную деформацию, последеформационный отжиг (ПДО) и старение. Показано, что ПДО сплава Ti-50,61 ат.% Ni в интервале температур 300 – 400 °C приводит к формированию нанокристаллической структуры: после интенсивной холодной деформации прокаткой e = 1,7 – преимущественно нанозеренной структуры с островками наносубзеренной структуры; после промежуточной холодной деформации прокаткой e = 0,55 – смешанной нанозеренной и наносубзеренной структуры. Показано, что рекристаллизационный отжиг и последующее старение сплава Ti-50,7 ат.%Ni приводит к образованию фаз B2, R и фазы Ti3Ni4, выделяющейся при старении. Размер частиц фазы Ti3Ni4 изменяется с 50 до 350 нм с увеличением времени отжига при наиболее благоприятной для старения этого сплава температуре отжига 430 °С с 1 до 10 ч. Сплавы с памятью формы на основе Ti-Zr Проведено комплексное исследование влияния степени деформации (умеренная и интенсивная) и параметров ПДО на структуру СПФ Ti-18Zr-14Nb (ат.%). Показано, что ПДО при 500 °С и ниже после умеренной пластической деформации (е = 0,3) приводит к формированию в сплаве Ti-18Zr-14Nb преимущественно β-фазы с небольшим количеством α-фазы, тогда как после отжига выше 500 °С β-фаза является единственной фазовой составляющей. Умеренная пластическая деформация (е = 0,3) с ПДО при 550 °С в течение 30 минут приводит к частичной рекристаллизации и формированию мелкозернистой β-фазы наряду с полигонизованной дислокационной субструктурой с размером зерен и субзерен 200-300 нм. Интенсивная пластическая деформация (е = 3) сплава Ti-18Zr-14Nb приводит к частичной аморфизации: структура представлена аморфизированными областями и зернами β-фазы размером 10-30 нм. Последеформационный отжиг при 500 °С в течение 5 минут формирует нанозереннную структуру с размером зерна β-фазы 20-30 нм, при этом рентгенографически выявляется присутствие малого количества α-фазы. Повышение температуры отжига до 525 °С позволяет получить структуру единственной β-фазы с размером зерна 200 нм. Сплавы с памятью формы на основе Fe-Mn Отработана методика получения СПФ Fe-30Mn-5Si (масс.%) методом вакуумно-дугового переплава с нерасходуемым вольфрамовым электродом, заключающаяся в проведении выплавки с использованием геттера (титановая губка), не менее 4 переплавов, с последующим гомогенизационным отжигом при 900 °С в течение 1 часа. Полученные слитки обладают однородным химическим составом и низким содержанием газообразующих примесей.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
В работе проведено сравнительное исследование механизмов фазовых превращений СПФ системы Ti-Ni под нагрузкой. Рентгеновская дифрактометрия in situ СПФ Ti-50,61 ат.%Ni показала, что кристаллическая решетка B19’-мартенсита появляется с самого начала превращения, вызванного напряжением, и интенсивности рентгеновских линий мартенсита растут пропорционально увеличению растягивающих напряжений, что можно рассматривать как однозначное свидетельство дискретного механизма превращения, вызванного напряжением, в СПФ Ti-Ni с наноразмерной структурой. Показано, что потенциал для превращения, вызванного напряжением, В19’-мартенсита был исчерпан примерно при 4% растягивающей деформации. Было проведено исследование особенностей фазовых превращений в СПФ Ti-Ni в широком интервале температур методом дифференциальной сканирующей калориметрии после контрольной обработки и после различных режимов термомеханической обработки (ТМО). Определены характеристические температуры мартенситных превращений по различным режимам последеформационного отжига (ПДО), включающее длительное старение до 50 ч. Показано, что в рекристаллизованной структуре с частицами фазы Ti3Ni4, полученными в результате старения с различным временем выдержки от 1 до 50 ч происходит увеличение количества мартенситных превращений до четырех (после 10 ч) с последующим снижением до трех (50 ч), что связано с ростом частиц фазы Ti3Ni4 до 400 –500 нм. Четырехстадийное мартенситное превращение способствует получению наилучшего комплекса функциональных свойств, длительное старение до 50 ч снижает функциональные свойства, однако температурный интервал восстановления формы по сравнению со старением 10 ч увеличивается. В работе также были определены температуры наведения ЭПФ для сплава Ti-Ni, а также режимы обработки, приводящие к приближению температур мартенситного превращения к требуемым температурам. По полученным результатам были определены температуры наведения эффекта памяти формы для сплава Ti-Ni по началу R превращения и определены режимы ПДО, позволяющие обеспечивать работоспособность сплава в интервале температуры человеческого тела 35 – 40 ºС. Проведено рентгенографическое in situ исследование особенностей фазовых превращений под нагрузкой в сплаве Ti-18Zr-14Nb (ат.%) после ТМО, включающей умеренную пластическую деформацию с ПДО e=0,3+550°С, 30 мин. Показано, что сплав с полигонизованной субмикросубзеренной субструктурой β-фазы после такой ТМО, более склонен к образованию α''-мартенсита под нагрузкой, чем сплав с крупнозернистой динамически полигонизованной субструктурой. Проведено рентгенографическое in situ исследование особенностей фазовых превращений под нагрузкой в сплаве Ti-18Zr-14Nb после ТМО, включающей интенсивную пластическую деформацию е = 3 и ПДО: е=3+500°С, 5 мин и е=3+525°С, 5 мин. Показано, что в сплаве с нанокристаллической структурой β-фазы и небольшим количеством α-фазы, сформированной в результате интенсивной пластической деформации прокаткой е = 3 и ПДО при 500 °C, 5 мин, не происходит образования α''-мартенсита под нагрузкой в отличие от субмикрокристаллического однофазного состояния, где мартенситное превращение развивается интенсивно. Проведено сравнительное исследование механизмов фазовых превращений в крупнозернистых, мелкозернистых и наноструктурных СПФ системы Ti-Ni и Ti-Zr-Nb под нагрузкой. Показано, что мартенситные превращения в наноструктурных и мелкозернистых СПФ систем Ti-Ni и Ti-Zr-Nb под нагрузкой сохраняют свою дискретность даже при переходе в наноразмерную область, а кристаллографический ресурс обратимой деформации понижается при уменьшении размера зерна в наноразмерную область. При этом кристаллографический ресурс сплава Ti-18Zr-14Nb (ат.%) практически в 2 раза меньше, чем кристаллографический ресурс обратимой деформации сплава Ti-50,61Ni (ат.%): 6% и 11% соответственно. При уменьшении размера зерна в сплаве Ti-Zr-Nb до 16,7 нм мартенситное превращение при нагружении подавляется, тогда как в сплаве системы Ti-Ni превращение протекает под нагрузкой при измельчении зерна вплоть до 2,3 нм. Термомеханическая обработка СПФ Fe-30Mn-5Si (масс. %), включая горячую прокатку (ГП, e=0,3) при 600 и 800 °С и холодную прокатку (ХП, e=0,3) с последеформационным отжигом при 500 или 600°С по данным рентгенографического анализа приводят к заметному уменьшению объемной доли мартенситной ε-фазы при комнатной температуре по сравнению с исходным состоянием сплава (гомогенизационный отжиг при 900°С, 60 мин, закалка в воде). Также установлено, что ТМО приводит к уширению рентгеновских линий, что свидетельствует о развитой дислокационной субструктуре, вследствие протекания процессов динамического возврата и полигонизации, в случае режима ГП600 и динамической рекристаллизации режима ГП800, а также статической полигонизации режима ХП500 и ХП600. Данные результатов просвечивающей электронной микроскопии подтверждают, что только режим ГП800 приводит к динамически рекристаллизованной структуре. Изучено влияние ТМО на характеристические температуры мартенситного превращения сплава Fe-30Mn-5Si. ТМО по всем выбранным режимам приводит к понижению температуры Ms до температур близких к температурам человеческого тела. Наилучший результат продемонстрировал режим ГП800, для которого температура Ms составляет 38 °С.

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Сплавы с памятью формы на основе Ti-Ni В результате проведения механических испытаний на растяжение и термомеханическим методом изгибом было показано, что режим ТО, исходное фазовое состояние при наведении ЭПФ, и величина наводимой деформации оказывают существенное влияние на функциональные свойства сплава и его ТИВФ. Наилучшие свойства при изгибе (ɛr=17.8%) наблюдаются при схеме нагружения Rн → – 196 °С растяжении при Rн после отжига 430 °С, 10 ч. В результате проведенных исследований наблюдается хорошая воспроизводимость функциональных и механических свойств в зависимости от размера (0,45-0,6 мм), формы (проволока и лента) и структурного состояния (полигонизованная и рекристаллизованная структура) образцов сплава Ti-50.7 ат.% Ni. Сплавы с памятью формы на основе Ti-Zr Исследованы механические свойства сплава Ti-Zr-Nb с памятью формы после различных режимов термомеханической обработки. Показано, что ТМО приводит к, существенному упрочнению сплава (636-674МПа) и уменьшению пластичности (2,6-8,9%). При этом после e=0,3+550 °C, 30 мин. и e=3+525 °C, 5 мин. наблюдается уменьшение модуля упругости (37-39ГПа) разделение предела текучести на фазовый и дислокационный. Проведена оценка полноты реализации ресурса обратимой деформации сплава Ti-Zr-Nb с памятью формы. Показано, что после e=3+525 °C, 5 мин. сплав обладает самой высокой полнотой реализацией ресурса обратимой деформации 26%, а после термомеханической обработки e=0,3+550 °C, 30 мин. сплав обладает самой низкой степенью реализации ресурса обратимой деформации 21%, при этом в условиях функциональных циклических испытаний с последующим нагревом показано, что степень реализации ресурса обратимой деформации составляет 56%. Сплавы с памятью формы на основе Fe-Mn Установлено, что в ходе механоциклирования все выбранные режимы ТМО обеспечивают увеличение предела текучести за счет увеличения плотности дислокаций и количества ε-мартенсита в ходе фазового превращения γ→ε под напряжением, что в свою очередь приводит к уменьшению остаточной деформации в цикле за счет меньшей доли необратимой деформации за 1 цикл нагружения при деформации на 0,5 %. Установлено, что режим ГП800 обладает наибольшей усталостной долговечностью, что обусловлено более высоким значением предела текучести. Показано различие в электрохимическом поведении СПФ на основе Fe-Mn и Ti-Zr в модельных биологических растворах, лежащее в основе использования этих сплавов для биодеградируемых и постоянных имплантатов, соответственно. В частности, методами хронопотенциометрии, вольтамперометрии и гравиметрии установлено, что СПФ Fe-Mn растворяются по механизму активного растворения, в то время как СПФ Ti-Zr проявляют склонность к самопассивации.