УДК 621.921.343-492.2:541.128.13

А. Д. Шевченко*, Г. Д. Ильницкая**, В. Н Ткач,
В. В. Тимошенко (г. Киев)
А. В. Терехов (г. Харьков; Вроцлав, Польша)
Л. А. Ищенко (г. Харьков)
А. Залеский, А. С. Лось (Вроцлав, Польша)
*admit@imp.kiev.ua
**gil-ism@ukr.net

Влияние примесей на электрическую проводимость и магнетосопротивление в углеродных нанотрубках (стр. 3–9)

Исследованы температурные и магнитополевые зависимости удельного электросопротивления углеродных нанотрубок исходного материала и химически очищенного от примесей. Показано, что зависимость удельного электросопротивления от температуры исследуемых порошков углеродных нано-трубок может быть хорошо описана в рамках 3D прыжковой проводимости с переменной длиной прыжка в широком интервале температур (5–250 К для исходных углеродных нанотрубок, 5–180 К для углеродных нанотрубок после химической обработки). Магнетосопротивление углеродных нанотрубок исходных и после химической обработки при температурах 5, 77 и 250 К с ростом напряженности магнитного поля уменьшается.

Ключевые слова: углеродные нанотрубки, удельное электросопротивление, магнетосопротивление, содержание примесей, химическая обработка.

  

UDC 621.793:620.179.1/.186

C. Escobar, J. C. Caicedo* (Cali, Colombia)
H. H. Caicedo (PA, Chicago, USA)
M. Mozafari (Tehran, Iran)
*jcaicedoangulo1@gmail.com

Design of hard surfaces with metal (Hf/V) nitride multinanolayers (стр. 10–28)

Physical properties as mechanical and tribological evolution on 4140 steel surfaces coated with hafnium nitride/vanadium nitride [HfN/VN]_n multinanolayered systems deposited in various bilayer periods via magnetron sputtering has been exhaustively studied in this work. The coatings have been characterized in terms of structural, chemical, morphological, mechanical, and tribological properties by X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, atomic force microscopy, scanning and transmission electron microscopies, nanoindentation, pin-on-disc and scratch tests. Moreover, the failure mode mechanisms were observed via scanning electron microscopy. The preferential growth in the face-centered cubic (111) crystal structure for [HfN/VN]_n multilayered coatings have been shown by X-ray diffraction results. The best enhancement of the mechanical behavior has been obtained when the bilayer period was 15 nm (n = 80), yielding the highest hardness (37 GPa) and elastic modulus was (351 GPa). The values of the hardness and elastic modulus were 1.48 and 1.32 times higher than the coating with n = 1, respectively, as well as the lowest friction coefficient (~ 0.15) and the highest critical load (72 N). These results indicated significant enhancements in mechanical, tribological, and adhesion properties, compared to HfN/VN multilayered systems with bilayer period of 1200 nm (n = 1). The hardness and toughness enhancement in the multilayered coatings could be attributed to the different mechanisms that produce the layer formation with nanometric thickness due to the number of interfaces acting as obstacles for crack deflection and dissipation of crack energy. Due to the emergent characteristics of the synthesized multinanolayered material, the developed adaptive coating could be considered as higher ordered tool machining systems, capable of sustaining extreme operating conditions for industrial applications.

Keywords: hard coatings, isostructural systems, multinanolayers, tool wear.

 

 UDC 621.793.1:621.9.02:620.18

V. I. Іvashchenko*, P. L. Scrynskyy, O. S. Lytvyn,
O. O. Butenko, O. K. Sinelnichenko (Kiev, Ukraine)
L. Gorb (Jackson, Vicksburg, USA)
F. Hill (Vicksburg, USA)
J. Leszczynski (Jackson, USA)
A. O. Kozak (Kyev, Ukraine)
*ivash@ipms.kiev.ua

Comparative investigation of NbN and Nb–Si–N films: experiment and theory (стр. 29–43)

NbN and Nb–Si–N films have been deposited by magnetron sputtering of the Nb and Si targets on silicon wafers at various powers supplied to the Nb target. The films have been investigated by an atomic force microscope, X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, nanoindentaion and microindentation. The NbN films were nanostructured, and the Nb–Si–N films represented an aggregation of δ-NbN_x nanocrystallites embedded into the amorphous Si₃N₄ matrix (nc-δ-NbN_x/a-Si₃N₄). The annealing of the films in vacuum showed that their intensive oxidation occurred at annealing temperature higher than 600 °C. To explain the experimental results on the Nb–Si–N films, first-principles molecular dynamics simulations of the NbN(001)/Si₃N₄ heterostructures have been carried out.

Keywords: NbN and Nb–Si–N films, magnetron sputtering, film structure, bonding picture, nanoindentation, first-principles calculations, stress-strain curves.

 

 УДК 621.922.079

Р. С. Шмегера, В. І. Кущ*, А. Л. Майстренко (м. Київ)
*vkushch@ism.kiev.ua

Металічна зв’язка на основі нікелю для інтенсивного електроспікання алмазовмісних композитів (стр. 44–53)

Розроблено оптимізовану під процес інтенсивного електроспі­кання багатокомпонентну металічну зв’язку алмазовмісного композиту на основі нікелю, досліджено її структуру та механічні властивості. При вико­ристанні олова як активатора спікання за рахунок утворення обмеженої частки рідкої фази формується гетерогенна структура з армуючими інтерметалідними включеннями. Механічні властивості сплаву системи Ni–Sn–Cu змінюються в широких межах залежно від вибору вихідного складу порошкової суміші. Встановлені кореляційні залежності між складом вихідної суміші та властивостями електроспеченого матеріалу забезпечують цілеспрямоване формування властивостей зв’язки під конкретне застосування.

Ключові слова: композиційний алмазовмісний матеріал, нікель, інтенсивне електроспікання, інтерметалід, структура, властивості.

  

УДК 548

А. В. Лысенко (г. Киев)
gart.ua@i.ua

Структурные и механохимические особенности фаз высокого давления, образующихся при р, Т- и р-обработке графита (стр. 54–65)

На основе высокомолекулярной модели перехода графит → алмаз предложен механизм синтеза неравновесных напряженных фаз высокого давления, которые образуются вследствие отклонения процесса 3d-полиме­ризации 2d-сеток графита от маршрута реакции графит → алмаз и блокируют синтез алмаза. Рассмотрены барические критерии синтеза основных углеродных фаз высокого давления. Обсуждаются структурные модели нового сверхтвердого углерода, образующегося при холодной p-обработке графита, предложенные американскими, китайскими и российскими учеными.

Ключевые слова: высокомолекулярная структура, новый сверхтвердый углерод, фазы высокого давления, фазовый переход.

 

 UDC 621.921.34-419:620.187

R. J. Liu*, Y. B. Cao, C. L. Yan, C. R. Zhang,
P. B. He (Changsha, China)
*rongjunliu@nudt.edu.cn

Preparation and characterization of diamond–silicon carbide–silicon composites by gaseous silicon vacuum infiltration process (стр. 66–72)

Diamond–SiC–Si composites have been prepared using gaseous silicon vacuum infiltration. The evolution of the phases and microstructures of the composites have been analyzed using X-ray diffraction technique and scanning electron microscopy. It has been found that the diamond–SiC–Si composite is composed of β-SiC, diamond, and residual Si. The diamond particles were distributed homogeneously in the dense matrix of the composites. Besides, the effects of particle size and content of diamond on the properties of diamond–SiC–Si composites have been analyzed. The thermal conductivity of the composites increases with particle size and content of diamond. When the particle size and content of diamond are 300 µm and 80 wt %, respectively, the thermal conductivity of the composites approaches the value of 280 W·m^–1·K^–1.

Keywords: diamond–SiC–Si composites, microstructure, evolution of phases, vacuum infiltration, thermal conductivity, XRD, scanning electron microscopy.

  

УДК 621.922.025

В. К. Старков, Е. Г. Полканов (г. Москва, Россия)
v.starkov@stankin.ru

Исследование работоспособности инструмента с пониженной концентрацией кубического нитрида бора при шлифовании закаленной стали (стр. 73-80)

Разработаны и испытаны шлифовальные круги из кубического нитрида бора на керамических связках, в которых содержание зерна изменялась от 25 до 12,5 % объема рабочего слоя инструмента (концентрация 100 и 50 % соответственно). Установлено, что при внутреннем шлифовании втулки из закаленной стали круги с пониженной концентрацией кубического нитрида бора обеспечивают более высокую производительность обработки и удельный расход абразива до 2,5 раз меньший, чем инструмент 100 %-ной концентрации.

Ключевые слова: шлифовальные круги из cBN, внутреннее шлифование, концентрация кубического нитрида бора.

  

УДК 621.923

C. В. Рябченко (г. Киев)
s.riabchenko@yandex.ru

Шлифование зубчатых колес тарельчатыми кругами из СТМ (стр. 81–89)

Рассмотрены вопросы повышения эффективности шлифования высокоточных зубчатых колес 3–4 степени точности при использовании инструмента из сверхтвердых материалов. Изучена работоспособность тарельчатых шлифовальных кругов на различных связках и даны рекомендации по их применению при зубошлифовании.

Ключевые слова: зубошлифование, сверхтвердые материалы, зубчатые колеса, тарельчатый круг, износ кругов.

 

 УДК 621.014

А. А. Виноградов (г. Киев)
almavin@meta.ua

О механизме стружкообразования при косоугольном резании металлов (стр. 90-99)

Дан анализ соотношений для расчета угла резания при косоугольном свободном резании металлов, предложенных ранее рядом исследователей. Показано целесообразным с точки зрения стружкообразования представлять этот процесс резания как ортогональное свободное резание инструментом с передним углом, являющимся функцией переднего угла заточки и угла наклона режущей кромки. Соответствующая схема стружкообразования позволяет рассчитывать силы, действующие вдоль режущей кромки и нормально к ней. Представлены результаты сравнения расчетных значений сил резания с экспериментальными, показана их хорошая сходимость.

Ключевые слова: инструмент, стружкообразование, косоугольное свободное резание, ортогональное свободное резание.

  

УДК 621.762:921.34

Г. С. Олейник*, В. М. Волкогон, А. В. Котко,
Н. И. Даниленко, С. К. Аврамчук (г. Киев)
*oleynik@ipms.kiev.ua

О формировании твердого раствора с алмазоподобной решеткой в системе вюртцитный нитрид бора–кубический алмаз (стр. 100–102)

Представлены результаты электронно-микроскопических исследований, подтверждающих контактное взаимодействие при р = 7,7 ГПа, Т = 1700–1900 °С частиц кубического алмаза и вюртцитного нитрида бора с образованием прослойки (переходной зоны) алмазоподобного ВN. Установлено, что в переходной зоне содержится углерод, количественная доля которого уменьшается по мере перехода от области, контактирующей с алмазом, в матричную составляющую на основе плотных фаз ВN.

Ключевые слова: алмаз, нитрид бора, твердый раствор, взаимодействие, алмазоподобная решетка.

 

 УДК 666.792.34:539.89

В. З. Туркевич*, Д. А. Стратийчук, М. А. Тонкошкура,
Н. П. Беженар (г. Киев)
*vturk@ism.kiev.ua

Термодинамический расчет диаграммы состояния системы Al–В при давлениях до 8 ГПа (стр. 103–105)

С помощью моделей феноменологической термодинамики с параметрами взаимодействия, полученными на основании экспериментальных данных по фазовым равновесиям при высоких давлениях и температурах, изучена эволюция топологии диаграммы состояния системы алюминий–бор при давлениях до 8 ГПа.

Ключевые слова: бориды алюминия, высокие давления, диаграммы состояния.