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.