Kirigami Inspired Solid-State Alloying (KISA) Method of Creation of Functionally Graded Materials
Loading...
Date
2025
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Український державний університет науки і технологій, ІВК «Системні технології», Дніпро
Abstract
ENG: Kirigami-inspired solid-state alloying (KISA) is an innovative technique that applies kirigami principles to control the distribution of alloying elements within a matrix during pressure bonding. By employing precise cuts and patterns, KISA manipulates diffusion and precipitate formation at micro- and nanoscale levels, leading to tailored material properties. This method eliminates challenges associated with conventional liquid alloying, such as oxidation and element loss, while enabling controlled microstructure evolution through roll bonding and heat treatment. Key advantages include improved phase distribution, enhanced interfacial properties, and adaptability for various material types, including powders and amorphous substances. KISA presents new opportunities for designing functionally graded materials with customized mechanical, electrical, and thermal characteristics.
UKR: Твердотільне легування матеріалів на основі кірігамі-сруктур (ТЛКС) – це інноваційна технологія, яка застосовує принципи кірігамі для контролю розподілу легуючих елементів у матриці під час з’єднання тиском. Використовуючи точні розрізи та шаблони, ТЛКС керує дифузією та утворенням інтерметалідних фаз на мікро- та нанорівнях, що призводить до формування функціональних властивостей матеріалу. Цей метод усуває проблеми, пов'язані зі звичайним рідинним легуванням, такі як окислення і втрата елементів, одночасно забезпечуючи контрольовану еволюцію мікроструктури під час прокатки-з’єднання і подальшої термічної обробки. Основні переваги включають покращені розподіл фаз заданої стохіометрії, міжфазні властивості та адаптивність до різних типів матеріалів, включаючи порошки та аморфні речовини. ТЛКС відкриває нові можливості для розробки функціональних матеріалів з програмованими механічними, електричними та тепловими характеристиками.
UKR: Твердотільне легування матеріалів на основі кірігамі-сруктур (ТЛКС) – це інноваційна технологія, яка застосовує принципи кірігамі для контролю розподілу легуючих елементів у матриці під час з’єднання тиском. Використовуючи точні розрізи та шаблони, ТЛКС керує дифузією та утворенням інтерметалідних фаз на мікро- та нанорівнях, що призводить до формування функціональних властивостей матеріалу. Цей метод усуває проблеми, пов'язані зі звичайним рідинним легуванням, такі як окислення і втрата елементів, одночасно забезпечуючи контрольовану еволюцію мікроструктури під час прокатки-з’єднання і подальшої термічної обробки. Основні переваги включають покращені розподіл фаз заданої стохіометрії, міжфазні властивості та адаптивність до різних типів матеріалів, включаючи порошки та аморфні речовини. ТЛКС відкриває нові можливості для розробки функціональних матеріалів з програмованими механічними, електричними та тепловими характеристиками.
Description
Y. Frolov: ORCID 0000-0001-6910-6223; O. Bobukh: ORCID 0000-0001-7254-3854; V. Boiarkin: ORCID 0009-0005-7582-9504; D. Konovodov: ORCID 0000-0001-8282-4991
Keywords
kirigami, matrix, deformation, bonding, functionally graded material, кірігамі, матриця, деформація, з’єднання, функціональний матеріал, КОМТ
Citation
Frolov Y. V., Bobukh O. S., Boiarkin V. V., Konovodov D. V. Kirigami Inspired Solid-State Alloying (KISA) Method of Creation of Functionally Graded Materials. Information Тechnologies in Metallurgy and Machine Engineering – ITMM 2025 : Materials of the Scientific and Technical International Conf. (Dnipro, April 23–24, 2025). Dnipro, 2025. P. 161–165. DOI: 10.34185/1991-7848.itmm.2025.01.027.