УДК 666.3:539.53:

Т. А. Прихна^1, *, П. П. Барвицкий¹, М. В. Карпец², В. Б. Муратов², В. Б. Свердун¹, Р. Хабер³, В. В. Картузов², В. Е. Мощиль¹, С. Н. Дуб¹, М. Г. Лошак¹, Л. И. Александрова¹, В. В. Ковыляев⁴, В. В. Гарбуз², А. А. Марченко^1
1Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев, Украина
²Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины, г. Киев, Украина
³Рутгерский университет, г. Нью-Брансуик, США
⁴“ПРОТОН-21” (ЛЭИ), Научно-исследовательская лаборатория электродинамических исследований, г. Вишневое, Украина
*prikhna@mail.ru, prikhna@ukr.net

Структура и свойства сверхтвердых материалов на основе додекаборида алюминия a-AlB₁₂ (стр. 3–13)

Исследована структура и механические свойства материалов на основе a-AlB₁₂ (50–150 нм, удельная поверхность – 21–15 м²/г) без добавок, c добавками С и TiC, спеченных в условиях высоких (2 ГПа) давлений и методом горячего прессования (30 МПа) в контакте с гексагональным BN. Получены легкие материалы с высокими значениями твердости, трещиностойкости, пределами прочности при изгибе и сжатии. Добавление 17 % (по массе) С к a-AlB₁₂ и спекание при 30 МПа позволило достичь трещиностойкости K_Ic (49 Н) = 5,9±1,4 МПа·м^0,5, твердости Н_V (49 Н) = 23,6±2,8 ГПа, прочности при изгибе R_bm = 310 МПа и сжатии R_cs = 423 МПа, а удельный вес составлял g = 2,7 г/см³. Добавление 20 % (по массе) TiC к a-AlB₁₂ и спекание при 30 МПа привело к образованию AlB₁₂C₂ и TiB₂, росту твердости Н_V (49 Н) = 28,9±1,9 ГПа, R_bm = 633 МПа, R_cs = 640 МПа и к некоторому росту g = 3,2 г/см³, при этом K_Ic (49 Н)= 5,2±1,5 МПа·м^0,5.

Ключевые слова: додекаборид алюминия α-AlB₁₂, композиционные материалы, горячее прессование, высокие давления, структура, механические свойства.

  

УДК 621.726:669.018.45:533.92

С. Н. Дуб^1, *, С. М. Сичкар², В. А. Белоус³, Г. Н. Толмачева³, П. И. Лобода⁴, Ю. И. Богомол⁴, Г. П. Кислая^4
1Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев, Украина
²Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова, Киев, Украина
³Национальный научный центр “Харьковский физико-технический институт”, Харьков, Украина
⁴Национальный технический университет Украины
“Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского”, Киев, Украина
*sergey-dub@bigmir.net

Механические свойства монокристаллов диборидов переходных металлов TMB₂ (TМ = Sc, Hf, Zr, Ti). Эксперимент и теория (стр. 14–27)

Методом наноиндентирования экспериментально исследовано механическое поведение нитевидных кристаллов TMB₂ (TM = Sc, Hf, Zr, Ti) диаметром 10–20 мкм в направленно армированных керамиках LaB₆–TMB₂. Для всех исследованных образов наблюдали резкий упругопластический переход при внедрении индентора (pop-in), вызванный зарождением дислокаций под отпечатком в предварительно свободной от дислокаций области. Впервые получена экспериментальная оценка теоретической прочности на сдвиг для этих материалов. Теоретически рассчитаны зонная структура и тип межатомных связей для TMB₂ (TM = Sc, Zr, Hf, Ti). Проведен анализ влияния электронной структуры на механические свойства диборидов переходных металлов.

Ключевые слова: керамические эвтектические композиты, бориды, наноиндентирование, теоретическая прочность на сдвиг, электронная структура.

  

УДК 666.233

Г. К. Буркат^1, 2, В. Ю. Долматов^2, *, И. В. Сафронова², А. А. Малыгин¹, V. Myllymäki³, A. Vehanen³, Нгуен Тхи Тхань Бинь⁴

¹Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), г. Санкт-Петербург, Россия
²ФГУП “Специальное конструкторско-технологическое бюро “Технолог”, г. Санкт-Петербург, Россия
³Carbodeon Ltd. Oy, г. Вантаа, Финляндия
⁴Белорусский государственный университет, г. Минск, Беларусь
*diamondcentre@mail.ru

Оксидирование алюминия в присутствии наноалмазных добавок (стр. 28–36)

Исследована кинетика процесса оксидирования алюминия в присутствии модифицированных наноалмазов и алмазосодержащей шихты (АШ-бор и ДНА-ТАН). Показано их влияние на рост и качество анодных пленок: увеличилась толщина пленки и выход по току (на 13 % при 2 А/дм²), уменьшилось количество пор в 2 раза при использовании наноалмазных добавок, сквозные поры не обнаружены, микротвердость оксидного покрытия увеличилась в 1,5–1,6 раз (до 1020 кг/мм²).

Ключевые слова: оксидирование, анодирование, алюминий, модификация, детонационные наноалмазы, алмазная шихта, бор, аминирование.

  

УДК 577.12-022.53:539.211:615.2

И. В. Шугалей¹, А. С. Боровикова¹, А. П. Возняковский^2, *, М. А. Илюшин^1
1Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), г. Санкт-Петербург, Россия
²Научно-исследовательский институт синтетического каучука им. акад. С. В. Лебедева (ФГУП “НИИСК”), г. Санкт-Петербург, Россия
*apvozn@gmail.com

Детонационные наноалмазы как антиоксиданты в различных тест-системах (стр. 37–48)

Показано, что детонационные наноалмазы (ДНА) проявляют антиоксидантную активность in vitro и in vivo. При пероральном введении лабораторным животным ДНА снижают уровень перекисного окисления белков в эритроцитах, ингибируют липопероксидацию и перекисное окисление белков в плазме, в случае введения животным прооксиданта – NaNO₂-ДНА, эффективно защищают животных от химически индуцированного окислительного стресса. Результаты тестирования позволяют рекомендовать ДНА в качестве потенциальных антиоксидантов для коррекции оксидативных повреждений.

Ключевые слова: детонационные наноалмазы, оксидативное повреждение, антиоксидант, прооксидант, перекисное окисление липидов, перекисное окисление белков.

  

УДК 544.47+544.146.5

Е. В. Ищенко¹, С. В. Гайдай^1, *, А. А. Беда¹, Т. М. Захарова¹, А. Г. Дяченко¹, Э. В. Прилуцкий² (г. Київ)
¹Киевский национальный ун-т им. Тараса Шевченко, г. Киев, Украина
²Ин-т проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины, г. Киев, Украина
*gaidaisv@mail.ru

Окисление СО на Cu–Co–Fe оксидной системе, нанесеной на углеродные нанотрубки, синтезированные на Co₂O₃ (стр. 49–57)

Исследованы физико-химические характеристики углеродных нанотрубок, синтезированных на Co₂O₃, а также нанесенных оксидных Cu–Co–Fe-катализаторов на их основе в реакции окисления СО. Показано, что на активность Cu–Co–Fe/УНТ-катализаторов большое влияние оказывает технология нанесения активной массы, которая, согласно данным рентгенофазового анализа, представляет собой смесь фаз Cu₂(OH)₃NO₃ и CuО. Наибольшее количество фазы Cu₂(OH)₃NO₃ наблюдается у катализаторов, полученных путем однократного нанесения активного компонента на углеродные нанотрубки, что, согласно данных термодесорбционной масс-спектрометрии, способствует образованию активных центров с более низкой энергией активации десорбции СО₂ и прохождению реакции окисления СО при значительно более низких температурах. Данные трансмиссионной электронной микроскопии свидетельствуют, что при поэтапном нанесении активной массы в поверхностном слое происходит образование массивных агломератов, неоднородно расположенных на неупорядоченных структурах нанотрубок и это неблагоприятно сказывается на каталитических свойствах (Cu–Co–Fe)/УНТ-катализаторов.

Ключевые слова: окисление СО, нанесенные оксидные катализаторы, углеродные нанотрубки.

  

УДК 666.3-492.2, 666.7:539.8

Г. Я. Акимов¹, Т. А. Соловьева^2, *, П. И. Лобода², С. Ю. Прилипко^1
1Донецкий физико-технический институт им. А. А. Галкина НАН Украины, г. Киев, Украина
²Национальный технический университет Украины “Киевский политехнический институт им. И. Сикорского”, г. Киев, Украина
*tayzsolov@gmail.com

Механическая активация кристаллизации аморфного бора и синтеза Al₃Ti при холодном изостатическом прессовании порошка состава В–Al–(LaB₆–TiB₂) (стр. 58–65)

Порошковую шихту, состоящую из частиц аморфного бора, а также кристаллических алюминия и композиционного материала LаB₆–TiB₂ подвергали холодному изостатическому прессованию под давлением до 0,6 ГПа с последующим нагревом спрессованных порошков до температуры 1000 °С. Обнаружено, что практически весь аморфный бор, входивший в шихту, перешел в кристаллическое состояние, а также зарегистрирован синтез Al₃Ti, в то время как обычно кристаллизация аморфного бора происходит при температуре 1500 °С.

Ключевые слова: бориды, аморфное состояние, давление, механическая активация, кристаллизация, синтез.

  

УДК 621.887

В. Ф. Горбань^1, *, А. О. Андреев², В. А. Столбовой², Е. И. Бужинець¹, А. Д. Костенко^1
1Институт проблем материаловедения им. И. М. Францевича НАН Украины, г. Киев, Украина
²Национальный научно-технический центр “Харьковский физико-технический институт”, г. Харьков, Украина
*gvf@ipms.kiev.ua

Свойства композиционного многослойного твердого покрытия Zr–ZrN (стр. 66–72)

Определены механические и триботехнические характеристики композиционных многослойных покрытий Zr–ZrN на воздухе в температурном интервале 20–900 °С. Установлено, что коэффициент трения композиционного многослойного покрытия Zr–ZrN в паре со сталью 65Г имеет тенденцию к снижению при уменьшении скорости и увеличении нагрузки на образец от 10 до 30 кГ. Исследованы свойства покрытий в интервале температур 20–900 °С и показано, что твердость при нагрузке 1 кГ плавно снижается с 19 до 3,2 ГПа. Установлено, что твердость в дорожке трения покрытия увеличилась с 23 до 25 МПа, а твердость контртела – в два раза (с 4,5 до 9,0 ГПа). Выявлено, что коэффициент трения композиционного многослойного покрытия Zr–ZrN в паре с алмазом при скорости 16 мм/с находится в пределах 0,26–0,28.

Ключевые слова: скорость скольжения, давление, интенсивность изнашивания, твердость, модуль Юнга, композиционное покрытие.

  

UDC 621.793

N. Markocsan, D. Manitsas, J. Jiang, S. Björklund
Department of Engineering Science, University West, Trollhättan, Sweden
*nicolaie.markocsan@hv.se

MAX-phase coatings produced by thermal spraying (стр. 73–85)

This paper presents a comparative study on the Ti₂AlC coatings produced by different thermal spray methods, as Ti₂AlC is one of the most studied materials from the MAX-phase family. Microstructural analysis of coatings produced by High Velocity Air Fuel (HVAF), Cold Spray and High Velocity Oxygen Fuel (HVOF) has been carried out by means of the scanning electron microscopy equipped with an energy dispersive spectrometer (EDS). The volume fraction of porosity was determined using the ASTM standard E562. The phase characterization of the as-received powder and as-sprayed coatings was conducted using the X-ray diffraction with CrKα radiation. Impact of the spray parameters on the porosity and the mechanical properties of the coatings are discussed. The results show that the spraying temperature and velocity plays a crucial role in coatings characteristics.

Keywords: MAX-phase, high velocity air fuel (HVAF), high velocity oxygen fuel (HVOF), Cold spray, scanning electron microscopy (SEM).

  

UDC 621.9.011:669.131.2

L. Chen^1, *, J. Persson², J. E. Ståhl², J. M. Zhou^2
1School of manufacturing science and engineering, Sichuan University, Chengdu, China
²Division of production and materials engineering, Lund University, Lund, Sweden
*chenlingscu@scu.edu.cn

Nano-scratching resistance of high-chromium white cast iron and its correlation with wear of cBN tool in machining (стр. 86–95)

In this paper, a nano-scratch testing approach was used to measure and evaluate the abrasion wear resistance of high-chromium white cast irons in order to understand the wear mechanism in the interaction between the high-chromium white cast iron and the cBN cutting tool during the machining process. Scratch testing was performed on a nanoindentation instrument using a diamond indenter as the scratch tool. Linear multi-pass scratches in the same path were made on pre-worn surfaces of test materials. The correlation of the scratching resistance and tool wear measured from the machining is presented by the flank wear and maximum scratch depth. The appearance of the cutting edge on a cBN tool suggests that the abrasion wear is mainly related with a combined effect of the carbides and the matrix during machining the high-chromium white cast iron.

Keywords: scratch test, high-chromium cast iron, fracture, wear mechanism, cBN.