UDC 539.5:661.657

E. Kishor, N. Swaminathan*
Department of Mechanical Engineering, Indian Institute of Technology Madras, Chennai-600036, India
*n.swaminathan@iitm.ac.in

A molecular dynamics based comparison of the mechanical properties of three polytypes of cubic BC₃ (стр. 3–21)

In this work molecular dynamics simulations are employed to compare the mechanical properties and hardness of three polytypes of cubic BC₃. Firstly, two interatomic Tersoff potentials, with different parameterizations, were identified from the literature for the boron–carbon system. Based on cohesive energies and structural properties from existing ab-initio studies, the suitability of the two potentials for predicting the properties of BC₃ was analyzed. Secondly, using the better interatomic potential, more detailed molecular dynamics simulations were conducted to estimate and compare the elastic, yield, post-yield behavior and hardness of the three polytypes. The elastic constants compare well with existing ab-initio values and vary by at most by 15 % amongst the three polytypes. Response to indentation showed considerable qualitative differences in yield and post-yield response. One of the polytypes showed lower yield strength and seemed more ductile than the other two. The hardness also showed a complex dependence on both the material and the indentation depths. A peculiar, indenter-size dependent pile-up behavior was also seen. Specifically, for lower radii, pile-up was seen on indentation. As the radius of the indenter was increased, pile-up was seen only on retracting the indenter. The higher volume occupied by the indentation-amorphized material was found to be the reason for pile-up on retracting the indenter.

Keywords: superhard materials, elastic constants, hardness, mole-cular dynamics, boron-doped diamond.

 

UDC 661.657.5/636:537.533.35

V. L. Solozhenko^1, *, V. Bushlya^2
1LSPM–CNRS, Université Paris Nord, Villetaneuse, France
²Division of Production and Materials Engineering, Lund University, Lund, Sweden
*vladimir.solozhenko@univ-paris13.fr

Mechanical properties of boron phosphides (стр. 22–28)

Microstructure and mechanical properties of bulk polycristalline boron phosphides (cubic BP and rhombohedral B₁₂P₂) have been studied by scanning electron microscopy and micro- and nanoindentation. The obtained data on hardness, elastic properties and fracture toughness clearly indicate that both phosphides belong to a family of hard phases and can be considered as prospective binders for diamond and cubic boron nitride.

Keywords: boron phosphides, hardness, elastic moduli, fracture toughness.

 

UDC 539.23:620

A. A. Onoprienko*, V. I. Ivashchenko, A. O. Kozak, A. K. Sinelnichenko, T. V. Tomila
Frantsevich Institute for Problems of Materials Science, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine
*onopr@ipms.kiev.ua

Deposition and characterization of thin Si–B–C–N films by dc reactive magnetron sputtering of composed Si/B₄C target (стр. 29–38)

The effect of the gas mixture composition on the structure, chemical bond character and hardness of Si–B–C–N films was systematically studied. A series of Si–B–C–N films was deposited by reactive dc magnetron sputtering of the target composed of Si disc with B₄C chips placed in the sputtering zone of disc. The films were deposited with nitrogen fractions 30-to-70 % in Ar/N₂ gas mixture and annealed in a vacuum at temperatures up to 1200 °C. The films were characterized by X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, indentation tests. Addition of nitrogen in the gas mixture up to 60 % led to an increase of hardness from 13.4 up to 17.8 GPa. With further increase in nitrogen content in gas mixture the film hardness decreased. The latter is caused by formation of the weak B–N bonds as well as C–C and C=C bonds that are characteristic for h-BN-like phase and graphite phase, respectively.

Keywords: Si–B–C–N films, reactive magnetron sputtering, N₂ content, structure, chemical bonding, hardness.

 

UDC 620.178.16:621.921.34-488:621.793.3

Kong Dejun*, Zhao Wen, Zhang Ling
School of Mechanical Engineering, Changzhou University, Changzhou, China
*kong-dejun@163.com

Friction-wear behaviors of chemical vapor deposited diamond films at high temperatures (стр. 39–48)

A diamond film was deposited on YT14 hard alloy cutting tool using a сhemical vapor deposition. The coefficients of friction and wear behaviors of the obtained diamond films at 500, 600, and 700 °C were investigated using a high temperature tribological tester. The results show that the C of diamond film is fully released at 700 °C, generating CO and CO₂. The (220) plane of diamond film is oxidized fully at 500 °C, while the (110) plane of diamond film is oxidized at 700 °C. The average coefficients of friction of diamond film at 500, 600 and 700 °C are 0.55, 0.49, and 0.48, respectively, the wear mechanism is primarily oxidation wear, adhesive wear  and abrasive wear, accompanied with fatigue wear.

Keywords: chemical vapor deposition (CVD), diamond film, coeffi-cient of friction, high temperature, friction and wear, wear mechanism.

 

УДК 66925/27.539

М. М. Прокопів*, О. В. Харченко**
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*keramtex@ukr.net
**injenner214@bigmir.net

Особливості впливу умов спікання дрібнозернистого твердого сплаву WC–10Co на його структуру, фізико-механічні та експлуатаційні характеристики (стр. 49–58)

Представлено результати дослідження впливу середовища при спіканні дрібнозернистого твердого сплаву WC–10Co на його структурні характеристики і фізико-механічні властивості, а також експлуатаційну стійкість і механізми зношування різальних пластин з цього сплаву в процесі ударного циклічного точіння деталей зі сталі 40Х. Показано, що спікання твердого сплаву в вакуумі, в порівнянні зі спіканням у метано-водневому середовищі, зменшує залишкову мікропористість його структури, підвищує фізико-механічні влас­ти­вості і експлуатаційну стійкість виготовлених з нього різальних пластин. Виявлено нове явище – формування безперервної стружки в умовах перервного точін­ня деталей зі сталі 40Х та приварювання її до робочої частини різальної пласти­ни з твердого сплаву WC–10Co, спеченого у вакуумі, і відсутність такого явища для сплаву, спеченого в метано-водневому середовищі.

Ключові слова: спікання, метано-водневе середовище, вакуум, твердий сплав, експлуатаційна стійкість, циклічне точіння, зношування, де­сорбція газів.

 

УДК 620.22:669.018.25

С. А. Давиденко
Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев, Украина
snesha@.ism.kiev.ua

Об устойчивости изолированных пор в спеченных твердых сплавах (Ti,W)C–WC–Co (стр. 59–64)

Приведены исследования спеченного твердого сплава (Ti,W)C–WC–Co. Доказано, что в этом сплаве, в период жидкофазного спекания, могут возникать устойчивые изолированные поры, которые не заполняются расплавом кобальта. Определено условие, при выполнении которого изолированные поры заполняются расплавом кобальта, что гарантирует получение беспористых твердых сплавов.

Ключевые слова: спеченные твердые сплавы, структура, изолированная пора.

 

УДК 621.941

Л. Н. Девин*, Н. Е. Стахнив, А. С. Антонюк, С. В. Рычев, В. Н. Нечипоренко
Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев, Украина
*ldevin@ism.kiev.ua

Влияние скорости резания на температуру и силы резания при чистовом точении титанового сплава ВТ1-0 резцом с алмазно-твердосплавной пластиной (стр. 65–73)

Установлены закономерности изменения температуры, силы резания и шероховатости обработанной поверхности в зависимости от скорости резания при чистовом точении титанового сплава ВТ1-0 резцом с алмазно-твердосплавной пластиной. Обоснованы оптимальные режимы резания.

Ключевые слова: точение, титановый сплав, алмазно-твердосплавная пластина, температура резания, сила резания, шероховатость.

 

УДК 621.9: 621.923

В. І. Лавріненко
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
lavrinenko@ism.kiev.ua

Пористість і водопоглинання композитів інструментального призначення як чинники підвищення зносостійкості шліфувальних кругів з НТМ. Повідомлення 1. Абразивні композити з НТМ (стр. 74–82)

Вперше визначено умови використання пористості абразивних композитів з надтвердих матеріалів у процесі водопоглинання. Показано, як змінюються фізико-механічні властивості (твердість, показники міцності, електропровідність) композитів під впливом водопоглинання, визначено час дії такого ефекту та досліджено умови підвищення їх зносостійкості в шліфувальному інструменті.

Ключові слова: абразивні композити з НТМ, ефект водопоглинання, пористість, властивості композитів, зносостійкість.

 

УДК 621.658.012.531

С. С. Самотугин¹, В. И. Лавриненко^2, *, О. А. Христенко¹, Ю. С. Самотугина^1
1ГВУЗ “Приазовский государственный технический университет”, г. Мариуполь, Украина
²Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев, Украина
*lavrinenko@ism.kiev.ua

Повышение стойкости твердосплавных резьбовых резцов плазменным поверхностным модифицированием (стр. 83–90)

Представлены результаты расчетов и стойкостных испытаний резьбовых профильных резцов с напаянными твердосплавными пластинами после плазменного поверхностного модифицирования. Установлено повышение стойкости резцов по сравнению с исходным состоянием в 2,15–2,5 раза (по критериям оптимального и равного износа). После переточек стойкость резцов снижается из-за снижения твердости режущих кромок, оставаясь значительно выше по сравнению с исходными резцами.

Ключевые слова: резец, резьбонарезание, плазма, упрочнение, твердый сплав.

 

UDC 546.27.18:544.225

B. A. Kulnitskiy^{1, 2}, I. A. Perezhogin^{1, 2, 3}, V. D. Blank^{1, 2}, V. A. Mukhanov⁴, V. L. Solozhenko ^4, *
¹Technological Institute for Superhard and Novel Carbon Materials, Troitsk, Russia
²Moscow Institute of Physics and Technology, 141700 Dolgoprudny, Russia
³International Laser Center, Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia
⁴LSPM–CNRS, Université Paris Nord, Villetaneuse, France
*vladimir.solozhenko@univ-paris13.fr

Nanotwinning in boron subphosphide B₁₂P₂ (стр. 91–94)

Microstructure of boron subphosphide B₁₂P₂ produced by self-propagated high-temperature synthesis has been studied by high-resolution transmission electron microscopy. Two systems of twins have been found i.e. conventional twins on the (0003)_h plane and nanotwins resulting from duplication of the rhombohedral unit cell of B₁₂P₂ along one of the basic vectors.

Keywords: boron subphosphide, transmission electron microscopy, nanotwinning.