Лаборатория №7/10 технологии дисперсных материалов
Научное направление.
Формирование свойств порошков СТМ шлиф-, микро-
и наноразмерного диапазона с учетом особенностей их синтеза
и направленного дополнительного физико-химического воздействия среды
для обеспечения требуемых параметров их эксплуатационных характеристик
и структурированных или композиционных материалов.
Структура лаборатории:
Лаборатория № 7/10 «Технологии дисперсных сверхтвердых материалов»
Отдела № 7 «Перспективных технологий сверхвысоких давлений,
дисперсных материалов и спекания керамики»
(тел. 468-85-99)
Богатырёва Галина Павловна – д.т.н., с.н.с.,
заведующая лабораторией № 7/10 ИСМ,
лауреат премии им.И.Н.Францевича,
академик Международной Академии
«Kонтенант»,
Богатырёва Галина Павловна работает в Институте сверхтвердых материалов им.В.Н.Бакуля НАН Украины с 1963 г. Богатырёва Г.П. – признанный специалист по изучению и промышленного производства порошков синтетических алмазов и кубического нитрида бора; исследования физико-химических свойств и надмолекулярной структуры поверхности алмазов и алмазных порошков, модифицирования поверхности сверхтвердых материалов; извлечения, сортировки, оценки качества сверхтвердых материалов; разработке технологии изготовления порошков сверхтвердых материалов многофункционального назначения заданного качества, в частности, сверходнородных порошков нового поколения на основе данных о происхождении дефектов кристаллов. Богатырёва Г.П. является ведущим ученым в области физико-химии дисперсных сверхтвердых материалов, она – один из самых активных участников создания алмазного направления в материаловедении. Научный коллектив под руководством Богатырёвой Г.П. развивает математические методы оценки геометрических характеристик порошков и компьютеризированные методы диагностики качества. Сейчас Богатырёва Г.П. осуществляет научные работы в направлении получения нанопорошков наноуглерода (наноалмазы, нанотрубки), исследование их физико-химических свойств, создания композиционных материалов на основе наноуглеродных материалов и их применение. Г.П. Богатырёва была в составе группы специалистов, впервые в СССР решили проблему производства синтетических алмазов (1961–1965 г.г.), которые создали и организовали промышленный выпуск конкурентоспособных алмазов высокой прочности (1986–1989 г.г.); принимала активное участие во внедрении технологий, также были разработаны при ее непосредственном участии, на всех заводах Советского Союза, выпускавших алмазы; была причастной к успешной продаже лицензии в Болгарию. За внедрение разработок в производство Г.П. Богатырёва была награждена Знаком «Изобретатель СССР» и была признана лучшим изобретателем НАН Украины 2009 г. За цикл работ по синтезу алмазов ей было присвоено звание лауреата премии им.И.М.Францевича НАН Украины (1997 г.). Богатырёва Г.П. – автор около 400 научных работ, среди которых 5 монографий и более 80 патентов на изобретения. Подготовила 2 кандидата технических наук
Ильницкая Галина Дмитриевна | старший научный сотрудник, к.т.н. |
Маринич Маргарита Анатолиевна | старший научный сотрудник, к.х.н. |
Никитин Юрий Иванович | старший научный сотрудник, к.т.н. |
Петасюк Григорий Андреевич | старший научный сотрудник, к.т.н. |
Олейник Нонна Александровна | старший научный сотрудник, к.т.н. |
Панова Анна Николаевна | научный сотрудник, к.т.н. |
Полторацкий Владимир Григорьевич | научный сотрудник |
Базалий Галина Андреевна | научный сотрудник |
Зайцева Ирина Николаевна | младший научный сотрудник |
Лещенко Ольга Владимировна | ведущий инженер |
Шамраева Валентина Сергеевна | ведущий инженер |
Грищенко Григорий Степанович | ведущий инженер |
Мельник Виталий Иванович | ведущий инженер |
Билоченко Василий Афанасьевич | ведущий инженер |
Пюра Галина Григорьевна | инженер 1 категории |
Осипенко Екатерина Ивановна | лаборант |
Прудка Ольга Николаевна | уборщица |
Историческая справка – лаборатория является преемником отделов ИСМ
№ 18 «Обогащение СТМ» и № 5 «Порошки и пасты».
Основные направления.
Область деятельности лаборатории подразделяется на два основных направления:
- Исследование химических, физико-химических свойств СТМ шлиф-, микро- и нанодиапазона и разработка технологий изготовления новых материалов различного функционального назначения на их основе.
- Разработка технологии изготовления сверходнородных порошков СТМ нового поколения с учётом генетической информации о дефектах кристаллов.
По результатам исследований по первому направлению создаются:
- Технологии изготовления алмазных порошков, паст, суспензий для сверхтонкой доводки труднообрабатываемых материалов.
- Методы получения порошков СТМ для изготовления поликристаллов, двуслойных пластин, композиционных материалов.
- Технологии изготовления из продуктов детонации углерода наноалмазных порошков и наноуглеродных трубок для применения в качестве адсорбентов, катализаторов, накопителей водорода, электродов для источников тока, элементов сенсорных устройств.
- Методы компактирования СТМ при давлении ниже атмосферного с целью получения высокопористых материалов различного функционального назначения.
- Методы подготовки нанопорошков для изготовления композиционных материалов на металлической и полимерной основе и биомедицинского назначения.
По второму направлению разрабатываются и усовершенствуются:
- Технологии извлечения СТМ.
- Новые технологические методы классификации порошков по размеру, сортировка по форме, степени шероховатости поверхности, количеству примесей.
- Новые математические методы оценки геометрических характеристик порошков.
- Компьютеризированные методики диагностики качества порошков.
- Пакеты прикладных программ компьютеризированного моделирования качества порошков на основании данных о генетических дефектах.
Основные научные результаты.
- Компьютерно-аналитические методы диагностики характеристик и сравнительной оценки качества порошков сверхтвердых материалов. (см. (дать ссылку) файл Петасюк)
2. На основании разработанных в лаборатории научных основ разделения алмазов по степени дефектности поверхности и содержания внутрикристаллических примесей производятся по заказу потребителей шлифпорошки СТМ специальных марок с заданными свойствами:
![]() |
Элитный алмазный шлифпорошок АС160 Е400/315 |
- особо прочные алмазные шлифпорошки марок АС200 – АС400;
- термостойкие алмазные шлифпорошки марок АС50Т – АС160Т;
- алмазные порошки для электрохимического производства инструмента марок АС6Н – АС125Н;
- алмазные порошки с повышенной поверхностной активностью марок АС6А – АС100А;
- элитные алмазные шлифпорошки (с повышенной однородностью основных характеристик качества) марок АС6-Э – АС400-Э.
Элитные порошки марок АС50-Э – АС400-Э зернистостью 800/630 – 125/100 рекомендуются для бурового и камнеобрабатывающего инструмента.
Алмазный инструмент на основе элитных алмазных порошков работает более эффективно, удельный расход алмаза снижается, так как подавляющее количество алмазных зерен работает с одинаковой нагрузкой. Результаты производственных испытаний буровых коронок БС.06 диаметром 76 мм конструкции ИСМ, оснащенных элитными алмазными шлифпорошками марки АС200-Э зернистостью 400/315, при бурении геологоразведочных скважин породами Х категории буримости в геолого-технических условиях ГРЭ «Кривбасгеология» показали увеличение проходки на коронку с 16 до 38 м.
Марки АС6-Э – АС20-Э рекомендуются для шлифовального инструмента.
Износостойкость кругов на металлополимерной связке (qp, qv), изготовленных из шлифпорошков алмазов марок АС6-Э – АС20-Э зернистостью 125/100 – 80/63, возрастает, а шероховатость обрабатываемой поверхности Ra снижается. Достигнуто максимальное снижение удельного расхода алмазов при шлифовании для алмазов АС20-Э в 2,5 раза, а для алмазов АС6-Э в 1,4 раза при уменьшении шероховатости поверхности в 1,6 и 1,3 соответственно.
3. Создание нового класса композитов на основе СТМ и наноуглеродной связки для шлифовального инструмента и полировальных паст.
В результате выполнения исследований разработаны оптимальные технологические режимы физико-химического синтеза изготовления композиционных компактов из мелкодисперсных микропорошков СТМ и кубонита зернистостей 3/2 – 0,5/0. Из полученных опытно-промышленных партий композиционных компактов изготовлены шлифпорошки различных зернистостей от 630/500 до 50/40. С целью расширения возможных областей их применения испытывались также смеси композиционных шлифпорошков со стандартными шлифпорошками кубонита и синтетических алмазов в основном зернистостей, не пользующихся спросом.
Подобраны оптимальные связки и конструкции инструментов и исследована их продуктивность при шлифовании сталей, твердых сплавов и неметаллических материалов.
Установлено, что введение композитов на основе КМ 3/1 приводит к снижению относительного расхода алмаза в кругах. Введение таких композитов на продуктивности шлифования до 500 мм3/мин повышает износостойкость кругов на полимерной связке В2-08 в 1,4–2,9 раза, а кругов на металлополимерной связке ВР в 1,5–3 раза.
Результаты испытаний позволяют рекомендовать к использованию в алмазных кругах возможность частичной (25 %) замены алмазных шлифпорошков на неходовые микропорошки кубонита, что позволит гарантировано (почти в 1,5 раза) повысить износостойкость алмазных кругов при шлифовании твердых сплавов.
Разработан оптимальный состав паст на основе композиционных шлифпорошков из кубонита и их смесей с порошками СТМ статического синтеза. Результаты испытаний показали, что пасты отвечают современным требованиям к абразивным пастам при шлифовании, доводке и полировании деталей из металлов, сталей и твердых сплавов.
Установлено, что композиционные порошки, изготовленные на основе микропорошков кубонита КМ 3/2 (абразивной способностью по стали ≈1,8 мг) по разработанным технологическим инструкциям (ТИ 25000.0073 и ТИ 25000.0077) и по величине абразивной способности соответствуют стандартным микропорошкам КМ 10/7 – КМ 14/10, нормативные значения которой составляют 27–40 мг, т.е. их абразивная способность выше исходного микропорошка КМ 3/2 в среднем в 30 раз.