УДК 620.22-419:621.921.34:622.23.051.7

В. Н. Колодницкий^1, *, О. Э. Багиров^2, **
¹Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев, Украина
²SOCAR-AQS LLC, г. Баку, Азербайджан
*stmj@ism.kiev.ua
**obagirov@socar-aqs.com

О формировании структуры композиционных алмазосодержащих материалов, применяемых в буровом и камнеобрабатывающем инструменте (Обзор) (стр. 3–26)

Выполнен анализ работ, посвященных исследованиям структуры и свойств композиционных алмазосодержащих материалов алмаз–WC–Co, алмаз-(Fe–Cu–Ni–Sn), алмаз-(Сo–Cu–Sn) и алмазно-твердосплавных пластин, применяемых для изготовления инструментов для бурения нефтяных и газовых скважин, а также камнеобрабатывающей промышленности. Особое внимание уделено формированию структуры переходной зоны алмаз-матрица, механическим и эксплуатационным свойствам композитов. Определены перспективные направления развития материаловедения композиционных алмазосодержащих материалов, применяемых в породоразрушающем инструменте.

Ключевые слова: алмаз, карбид вольфрама, кобальт, железо, никель, медь, олово, алмазно-твердосплавная пластина, композит, температура, свойства, породоразрушающий инструмент.

  

UDC 548.736.15:621.794.4

L. M. Yang, J. H. Gong*, Z. M. Yue, S. N. Liu, Q. L. Chen, J. Gao**
School of Mechanical, Electrical and Information Engineering, Shandong University, Weihai, China
*gongjh@sdu.edu.cn
**shdgj@sdu.edu.cn

Preferential etching by flowing oxygen on the {100} surfaces of HPHT single-crystal diamond (стр. 27–34)

Application of diamond is determined by its oxidation behaviour in some measure. Oxidation process of single-crystal diamond prepared under high pressure and high temperature has been studied by the thermal analysis, scanning electron microscope and Raman spectrometer. The result of a simultaneous thermal analysis indicates that single-crystal diamond is oxidized at ~ 818 °C at a heating rate of 5°C/min in the flowing oxygen. Based on the data of the thermal analysis at different heating rates, the activation energy is calculated by the Kissinger method. A weight loss rate increases with the rising heat treatment temperature from 600 to 800 °C. After the oxidation at 800 °C, etch pits emerge on the {100} surfaces of single-crystal diamond, while the {111} surfaces are smooth. Shapes of the etch pits on the {100} surfaces are inverted pyramidal hollows, with edges direction parallel to the <110> direction.

Keywords: single-crystal diamond, preferential etching, oxidation, thermal stability.

 

 

УДК 548

А. В. Лысенко
Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев, Украина
gart.ua@i.ua

Энергия межатомных связей и аналитическая шкала твердости (стр. 35–46)

На основе детализированных моделей межатомной когезии, а также развитого структурно-термодинамического подхода, определена энергия межатомных связей в ряде ковалентных и металлических кристаллов, соответствующая экспериментальным данным. С использованием представленной аналитической зависимости для степени ковалентности кристаллов разработана обобщенная модель, описывающая экспериментальную твердость суперсклеромеров (алмаз, сВN, SiС и др.), минералов, тугоплавких соединений, полупроводников, ионных кристаллов и металлов. На основе механо-химического подхода к (нано)текучести развита дислокационная модель кристалло-механической анизотропии предела текучести в монокристаллическом алмазе и лонсдейлите, позволяющая сделать вывод о слабом различии их склерометрических характеристик. Рассмотрены экспериментальные соотношения, определяющие термо- и баропластичность в некоторых ковалентных кристаллах.

Ключевые слова: физико-химическая механика твердых кристаллических тел, склероведение, структурная термодинамика кристаллов, углеродоведение, 3d-сетчатые высокомолекулярные соединения.

 

 УДК 666.3/7: 541.138.2: 620.198.27

В. П. Коновал*, А. П. Уманский, В. Н. Талаш, В. А. Лавренко, Ю. Б. Руденко, В. И. Субботин
Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины, г. Киев, Украина
*akwa@ukr.net

Электрохимическая коррозия композиционных материалов системы TiCrB₂–AlN в 3 %-ном растворе NaCl (стр. 47–55)

Методом потенциодинамических поляризационных кривых изучено коррозионную стойкость керамических материалов и керметов на основе диборида титана-хрома в 3 %-ном растворе NaCl, имитирующем морскую воду. Изучено состав и микроструктуру поверхностей окисленных образцов. Небольшие добавки AlN (5–10 % (по объему)) в TiCrB₂ позволяют существенно увеличить коррозионную стойкость материала. Введение в состав материала металлической связки из сплава NiAlCr снижает стойкость материала к анодному окислению.

Ключевые слова: электрохимическая коррозия, диборид титана-хрома, нитрид алюминия, композиционный материал.

 

 УДК 621.941:534.647

Л. Н. Девин*, С. В. Рычев**
Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев, Украина
*ldevin@ism.kiev.ua
**richev.sergey@gmail.com

Корреляционная модель акустической эмиссии при тонком алмазном точении (стр. 56–65)

С помощью метода акустической эмиссии диагностировали процесс резания алюминиевого сплава. При исследовании были использованы резцы из монокристаллов природного и синтетического алмаза. Сравнительный анализ показал справедливость корреляционной модели акустической эмиссии Пэна и Дорнфельда для условий тонкого алмазного точения алюминиевых сплавов.

Ключевые слова: акустическая эмиссия, модель акустической эмиссии, алмазное точение.

 

 UDC 621.921.34-419:621.9.01:669.295

L. Jaworska¹, W. Zebala², P. Rutkowski³, S. Cygan^1, *, P. Klimczyk¹, P. Putyra^1
1Centre for Materials Research and Sintering Technology, Institute for Advanced Manufacturing Technology, Krakow, Poland
²Faculty of Mechanical Engineering, Kracow University of Technology, Krakow, Poland
³Department of Ceramics and Refractories, University of Science and Technology, Krakow, Poland
*slawomir.cygan@ios.krakow.pl

Temperatures during the dry cutting of titanium alloy using diamond composites with ceramic bonding phases

In this paper the thermal properties of diamond composites with ceramic bonding phases, such as the Ti–Si–C system with nanometric Ti(CN) and TiB₂ are presented. The thermal conductivities of the materials were analyzed by the laser pulse method. In addition, computational simulations of the temperature dependence on the distance from the cutting edge were performed according to the finite element method for the investigated composites, commercial PCD, and hypothetical diamond monocrystal. Two cutting speeds were considered during the numeric computations: 100 and 200 m/min. To verify the simulations, the TNGA 160408 cutting insert, which was prepared from the investigated diamond composites and commercial material, was employed. Dry turning tests of titanium alloy were conducted. The temperatures during the machining processes were observed using a thermovision camera, and the surface roughness was measured after the tests. The computational simulations confirmed the strong dependence between the thermal properties of the cutting material and the temperatures within the cutting zone. The temperature measurements during the dry cutting tests reveal significantly higher temperatures than the temperature measurements achieved during the simulations.

Keywords: diamond-ceramic composite, thermal properties, cutting tools, turning.

  

УДК 621.922.34

М. Н. Шейко
Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев, Украина
max-kiev@i.ua

К вопросу теоретического обоснования выбора эффективной формы профиля зерна при моделировании алмазного слоя правящего инструмента. Сообщение 2. Гальванопластика (стр. 77–88)

Теоретически раскрыт статистический механизм образования круглой формы усредненного поперечного сечения царапин, производимых плоскими гранями алмазных зерен в абразивном материале шлифовальных кругов при правке их алмазными роликами, изготовленными методом гальванопластики. Установлено распределение параметров ориентации режущих граней алмазных зерен и дан краткий сравнительный анализ характеристик правящих инструментов, изготовленных методами гальванопластики и гальваностегии. В модельное представление об алмазном режущем зерне введено понятие о приведенном эффективном диаметре, установлена его связь с зернистостью алмазного порошка в инструменте, необходимая для расчета единичных и суммарных сечений срезов, сил правки и шероховатости поверхности изделий, шлифованных предварительно заправленными абразивными кругами.

Ключевые слова: правящий инструмент, технология гальваностегии, метод гальванопластики, алмазное зерно, поперечное сечения царапины, статистический механизм, распределение параметров ориентации режущих граней.

 

 УДК 621.921.34-492.2:536.421.5:661.657.5

Г. С. Олейник^1, *, А. А. Бочечка², В. И. Ляшенко¹, А. В. Котко¹, С. Н. Назарчук^2
1Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины, г. Киев, Украина
²Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев, Украина
*oleynik@ipms.kiev.ua

О взаимодействии ультрадисперсного алмаза детонационного синтеза и турбостратного нитрида бора (стр. 89–93)

Представлены результаты электронно-микроскопического исследования исходных порошков ультрадисперсных алмазов с покрытием tBN, а также после спекания таких порошков в исходном состоянии и с покрытием. Установлена возможность взаимодействия исходных составляющих в процессе спекания с образованием алмазоподобных фаз.

Ключевые слова: ультрадисперсный алмаз, турбостратный нитрид бора, спекание при высоком давлении, покрытие, просвечивающая электронная микроскопия, образование алмазоподобных фаз.

  

UDC 661.657/.636:539.58

V. L. Solozhenko^1, *, K. A. Cherednichenko¹, O. O. Kurakevych^2
1LSPM–CNRS, Université Paris Nord, Villetaneuse, France
²IMPMC, UPMC Sorbonne Universités, Paris, France
*vladimir.solozhenko@univ-paris13.fr

Thermoelastic equation of state of boron subphosphide B₁₂P₂ (стр. 94–98)

Compressibility of boron subphosphide B₁₂P₂ has been studied under quasi-hydrostatic conditions up to 26 GPa and 2600 K using laser-heated diamond anvil cell and angle-dispersive synchrotron X-ray diffraction. 300-K data fit yields the values of bulk modulus B₀ = 192(11) GPa and its first pressure derivative B₀'= 5.5(12). It has been found that at ambient pressure the thermal expansion is quasi-linear up to 1300 K with average volume expansion coefficient α = 17.4(1)×10^–6 K^–1. The whole set of experimental p–V–T data is well described by the Anderson-Grüneisen model with δ_T = 6.

Keywords: boron subphosphide, high pressure, equation of state, thermal expansion.