UDC 661.657.5:621.9.025.1

A. S. Osipov^{1, 2, *}, P. Klimczyk¹, S. Cygan¹, Iu. A. Melniichuk², I. A. Petrusha², L. Jaworska^1
1Institute of Advanced Manufacturing Technology, Krakow, Poland
²V. Bakul Institute for Superhard Materials, National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev, Ukraine
*dialab@ism.kiev.ua

Composites of the cBN–Si₃N₄ system reinforced by SiCw for turning tools (стр. 3-11)

The cBN–Si₃N₄–SiCw composites with different SiCw contents up to 20 vol % have been produced at high pressure of 8.0 GPa and high temperature of 2500 K. It has been defined that the Young modulus of the composites were within 740–846 GPa, the Vickers hardness and fracture toughness values were 37.5–42.0 GPa and 11.4–12.9 MPa×m^1/2, respectively. An important feature of the composite microstructure is the breaking of SiCw as a result of HPHT action. It has been shown that at the addition of 10 vol % SiCw to the structure of a cBN–Si₃N₄ composite the interrupted turning of hardened steel results in the flank wear reduction up to 20%.

Keywords: cBN, SiC whiskers, composite, HPHT-sintering, interrupted turning.

 

УДК 544.146.5:621.921.34

В. Я. Забуга¹, О. О. Бочечка^2, *, Г. Г. Цапюк^{1, 2}, Т. О. Куриляк^2, **, О. С. Федорчук¹ (м. Київ)
¹Київський національний університет ім. Тараса Шевченка
²Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України
*bochechka@ism.kiev.ua
**tetiana.sh@ukr.net

Вплив вольфраму на кінетику окиснення алмазного нанопорошку (стр. 12-23)

Досліджено кінетику окиснення алмазного нанопорошку статич-ного синтезу АСМ5 0,1/0 без добавок і з добавкою 1, 3, 5 % (за масою) нано-порошку вольфраму. Показано, що вольфрам є інгібітором реакції алмазу з киснем. Обгрунтовано кінетичну схему реакції, яка пояснює механізм інгібуючої дії вольфраму.

Ключові слова: кінетика окиснення, алмаз, вольфрам, нанопорошок.

 

УДК 669.27’2578:548.5

Н. В. Литошенко (м. Київ)
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України
tverdosplav@ism.kiev.ua

Математичне моделювання дифузійних процесів формування кільцевої структури при спіканні сплавів TiC–Ni з додаванням легуючого карбіду (стр. 24-32)

За допомогою математичного моделювання досліджено кінетику утворення кільцевої структури зерна TiC при ізотермічному рідкофазному спіканні твердого сплаву TiC–Ni, легованого карбідом перехідного металу. Відповідний алгоритм для вивчення характеру концентраційного розподілу дифузан-та в зерні TiC враховує структурні характеристики сплаву, коефіцієнти дифузії легуючої добавки в металевому розплаві та зерні, граничну розчинність дифузан-та в зв’язці та його концентрацію в сплаві, температуру і час спікання.

Ключові слова: твердий сплав TiC–Ni, легуючий карбід WC, математичне моделювання, дифузія, кільцева структура, розподіл концентрації.

 

УДК 620.178.1:539.533

Л. Р. Шагинян*, В. Ф. Горбань**, Н. А. Крапивка,
С. А. Фирстов***, И. Ф. Копылов

Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины, г. Киев
*lrshag@yandex.ru
**gvf@ipms.kiev.ua
***fsa@ipms.kiev.ua

Свойства покрытий из высокоэнтропийного сплава Al–Cr–Fe–Co–Ni–Cu–V, получаемых методом магнетронного распыления (стр. 33-44)

Установлено, что покрытия высокоэнтропийного эквиатомного сплава Al–Fe–Co–Ni–Cu–Cr–V, полученные магнетронным распылением, имеют нанокристаллическую микроструктуру, текстурированы и представляют собой твердый двухфазный раствор, кристаллизующийся в фазах ОЦК (а = 2,91 Å) и ГЦК (а = 3,65 Å). Ионная бомбардировка растущего покрытия, создаваемая прикладываемым к подложке напряжением смещения (0–(–200) В) снижает скорость роста конденсата и влияет на его состав и структуру. Показано, что состав покрытий, осажденных без ионной бомбардировки, совпадает с составом мишени, а повышение интенсивности ионной бомбардировки приводит к его обеднению по Al, Cu, и Ni и увеличивает микротвердость покрытий. Выявлена анизотропия полученных покрытий.

Ключевые слова: сплавы, покрытия, распыление, дифракция электронов, сканирующая электронная микроскопия, механические свойства.

 

UDC 621.9.01

K. Sobiyi*, I. Sigalas
School of Chemical and Metallurgical Engineering University of the Witwatersrand
*kk_sob@yahoo.com

High-speed machining of martensitic stainless steel using PcBN (стр. 45-51)

The performance of PcBN cutting tool during its application in the mass production of components made from AISI 440B stainless steel has been considered. The experimental tests have been performed at cutting speed ranging between 350–500 m/min at dry cutting conditions. The machining operations that have been explored included facing, turning, grooving and boring and the 3D topography of the machined surface presented. The results show that good surface finish similar to grinding and dimensional accuracy can be achieved with PcBN tools.

Keywords: stainless steel, PcBN, surface finish, machining.

 

УДК 621.923: 621.922

В. И. Лавриненко
Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев
lavrinenko@ism.kiev.ua

Коэффициент абразивного резания как характеристика, отражающая эксплуатационные показатели процесса шлифования кругами из сверхтвердых материалов (стр. 52-60)

Рассмотрены физический смысл и тенденции изменения коэффициента абразивного резания f_a = P_z/P_y применительно к процессам шлифования кругами из сверхтвердых материалов. Показано, в каких случаях необходимо стремиться к повышению его значения. Дана классификация обрабатываемых материалов по данному коэффициенту.

Ключевые слова: коэффициент абразивного резания, составляющие силы резания, тепловые процессы, шлифование, круги из сверхтвердых материалов.

 

УДК 621.922.34

М. Н. Шейко*, В. Н. Скок, О. О. Пасичный
Ин-т сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев
*max-kiev@i.ua

Форма зерен как фактор, определяющий параметры алмазно-гальванического покрытия правящего инструмента. Сообщение 2. Фактическая площадь контакта зерен с графитовой формой и смежные характеристики как исходные для расчета режимов нанесения алмазно-гальванического покрытия методом гальванопластики (стр. 61-66)

Приведены экспериментально установленные данные фактической площади контакта зерен с графитовой формой, используемой в технологии нанесения алмазно-гальванического покрытия правящего инструмента методом гальванопластики. Также приведены результаты определения максимального сечения алмазных зерен порошков различных зернистостей, удельного числа зерен на поверхности, их ориентации, которые необходимы для расчета площади свободной поверхности осаждаемого никеля, а следовательно, скорости и времени осаждения, а также конечной толщины алмазно-гальванического покрытия.

Ключевые слова: алмазно-гальваническое покрытие, алмазный порошок, правящий инструмент, технология гальванопластики.

 

УДК 621.941: 534.647

Л. Н. Девин*, С. В. Рычев**
Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев
*ldevin@ism.kiev.ua
**therion66694@mail.ru

Экспериментальное исследование влияния инструментального материала и режимов тонкого точения на уровень сигналов акустической эмиссии (стр. 67-74)

Исследовано влияние режимов резания на сигналы акустической эмиссия при тонком точении алюминиевых сплавов. Каждый сигнал акустической эмиссия был разделен на два участка, первый из которых преимущественно связан с образованием стружки, второй – с трением инструмента по заготовке. При исследовании использовали монокристаллы природного и синтетического алмаза, а также твердый сплав ВК6. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что при алмазном точении основной сигнал акустической эмиссия излучается при образовании стружки, а при точении твердым сплавом зачастую выше доля излучаемого сигнала от трения по задней поверхности, и она зависит от режимов обработки.

Ключевые слова: акустическая эмиссия, процесс трения при механической обработке, образование стружки.

 

УДК 666.233

В. Ю. Долматов^1, *, И. И. Кулакова², V. Myllymäki³, A. Vehanen³, А. А. Бочечка^4, **, А. Н. Панова⁴, B. T. T. Nguyen^5
1ФГУП “Специальное конструкторско-технологическое бюро “Технолог”, г. Санкт-Петербург, Россия
²Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, г.  Москва, Россия
³Carbodeon Ltd. Oy, Vantaa, Финляндия
⁴Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев, Украина
⁵Белорусский государственный университет, г. Минск, Беларусь
*DiamondCentre@mail.ru
**bochechka@ism.kiev.ua

Инфракрасные спектры алмазов различного генезиса и способов очистки (стр. 75-84)

Сопоставлены ИК-спектры алмазов различного генезиса, как природных, так и искусственных – детонационного, динамического и статического синтеза, подвергнутых очистке в различных условиях. Показано, что в ИК-диапазоне имеются полосы поглощения при 421, 945, 1022, 2854, 2920 и 3368 см^–1, характерные для большинства исследованных образцов. Установлено, что независимо от генезиса алмазов при их очистке с использованием серной кислоты в ИК-спектрах присутствуют полосы поглощения связей S–S, C–S, а после очистки в азотной кислоте – связей C–N. Подтверждено наличие функциональных групп C–H и –ОН.

Ключевые слова: детонационные наноалмазы, поликристаллические алмазы, алмаз статического синтеза, природный алмаз, инфракрасная спектроскопия, химическая очистка, функциональные поверхностные группы.

 

UDC 544.344.015.4:546.28:543.89

Z. Jouini^{1, 2}, O. O. Kurakevych^1, *, H. Moutaabbid¹, Y. Le Godec¹, M. Mezouar³, N. Guignot^4
1IMPMC, UPMC Sorbonne Universités, CNRS, MNHN, IRD, Paris, France
²LACReSNE, Faculté des Sciences de Bizerte, Zarzouna, Tunisia
³European Synchrotron Radiation Facility, Grenoble, France
⁴Synchrotron SOLEIL, Gif-sur-Yvette, France
*oleksandr.kurakevych@impmc.jussieu.fr

Phase boundary between Na–Si clathrates of structures I and II at high pressures and high temperatures (стр. 85-91)

Understanding of the covalent clathrate formation is a crucial point for the design of new superhard materials with intrinsic coupling of superhardness and metallic conductivity. It has been found that silicon clathrates have the archetype structures, which can serve an existent model compounds for superhard clathrate frameworks Si–B, Si–C, B–C and C with intercalated atoms (e.g., alkali metals or even halogens) that can assure the metallic properties. Here we report our in situ and ex situ studies of high-pressure formation and stability of clathrates Na₈Si₄₆ (structure I) and Na_24+xSi₁₃₆ (structure II). Experiments have been performed using standard Paris–Edinburgh cells (opposite anvils) up to 6 GPa and 1500 K. We have established that chemical interactions in the Na–Si system and transition between two structures of clathrates occur at temperatures below silicon melting. The strong sensitivity of crystallization products to the sodium concentration has been observed. A tentative diagram of clathrate transformations has been proposed. At least up to ~ 6 GPa, Na_24+xSi₁₃₆ (structure II) is stable at lower temperatures as compared to Na₈Si₄₆ (structure I).

Keywords: silicon clathrates, superhard clathrates, phase diagram, high-pressure synthesis.