УДК 539.381, 538.911, 538.97, 548.74

И. М. Фодчук¹, С. А. Ивахненко², В. Н. Ткач^2, *, С. В. Баловсяк¹, М. Д. Борча¹, Н. С. Солодкий¹, И. И. Гуцуляк¹, А. Р. Кузьмин¹, О. В. Сумарюк^1
1Черновицкий национальный университет им. Юрия Федьковича, г. Черновцы, Украина
²Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев, Украина
*tkach@ism.kiev.ua

Распределение локальных деформаций в синтетических кристаллах алмаза из анализа параметров энергетического спектра картин Кикучи (стор. 3–12)

Определена средняя деформация в локальных областях синтетического алмаза с помощью энергетического Фурье-спектра при анализе цифровых картин Кикучи. Степень размытия дифракционных полос и их пересечений на изображениях, вызванных деформациями, количественно описаны через средний пространственный период и площадь радиального распределения энергетического спектра. Планарное распределение локальных деформаций позволило определить их анизотропию в кристалле по величине и направлению.

Ключевые слова: синтетические алмазы, линии Кикучи, дифракция отраженных электронов, Фурье-преобразование, энергетический Фурье-спектр.

 

UDC 548.517:621.921.34:539.89

T. V. Kovalenko*, S. O. Ivakhnenko, V. V. Lysakovskyi
V. Bakul Institute for Superhard Materials, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine
*tetiana.v.kovalenko@gmail.com

Effect of temperature and alloy-solvent content on diamond crystallization in Mg-based systems for HPHT method (стор. 13–19)

Defect-impurity composition of diamond single crystals grown in Mg–C and Fe–Mg–C systems depending on growth temperature and magnesium content at pressure 7.7 GPa and temperature 1700–2000 °C was studied. It was established that in Mg–C system an increase of the growth temperature leads to an increase of the amount of uncompensated boron in crystals in ~ 3 times. In Fe–Mg–C system with an increase of the magnesium content in the growth medium up to 70 at % the concentration of boron in the grown crystals increases 1.5–2.6 times. All these features can be explained by the change in the thermodynamic activity of the main impurities in the diamond crystal lattice on crystallization front depending on the composition of the growth system and the growing temperature.

Keywords: high pressure, high temperature, diamond, single crystal growth, Mg-based systems, boron.

 

УДК 544.3:621.762

А. Ф. Лисовский
Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев, Украина
lisovsky@ism.kiev.ua

О термодинамике образования наночастиц (стор. 20–30)

Представлены результаты термодинамических исследований зарождения и условий стабильного существования наночастиц. Получено выражение изменения свободной энергии Гиббса при зарождении наночастиц. Доказано, что ансамбль наночастиц является неустойчивой системой, обоснованы условия, в которых наночастица является устойчивой. Предложены методы формирования наноструктурных материалов из устойчивых наночастиц.

Ключевые слова: наночастица, термодинамика, структура, композиционные материалы.

 

UDC UDC 661.883.2/888.1:621.793.7

J. C. Caicedo^1, *, W. F. Piedrahita¹, W. Aperador^2
1Tribology Powder Metallurgy and Processing of Recycled Solids Research Group, Universidad del Valle
²Department of Engineering, Universidad Militar Nueva Granada, Bogotá, Colombia
*julio.cesar.caicedo@correounivalle.edu.co

Physical properties comparison between hafnium and vanadium carbonitride coatings (стор. 31–46)

Hf–C–N and V–C–N coatings were deposited onto silicon (100) and AISI 8620 steel substrates by reactive r.f. magnetron co-sputtering from hafnium, vanadium and carbon targets in a reactive nitrogen atmosphere, with a negative bias voltage of –50 V. The effect of the Hf and V elements on the crystalline structure, chemical composition, and mechanical properties was observed via X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, computational simulation, atomic force microscopy, scanning electron microscopy, nanoindentation, pin on disk and scratch test techniques. The results show that the samples present constant stoichiometric ratio, exhibiting structural characteristics very similar to simulated structures. The changes in the mechanical properties by substituting the element Hf by V could increase the hardness from 22 to 24 GPa and the elastic modulus from 235 to 246 GPa. For tribological properties, changes from 0.49 to 0.42 for the friction coefficient and from 21 to 25 N for the critical load were found. So the influence of deposition conditions on the structure and properties of coatings was associated to differences in the content of hafnium and vanadium in ternary coatings. Therefore, the Hf–C–N and V–C–N coatings can be used as future hard coating materials.

Keywords: Magnetron sputtering, metal carbon-nitrides, HfCN, VCN, mechanical properties.

 

УДК 621.762.53

М. І. Упатов^1, *, Е. Р. Абдуллаєва¹, В. В. Болбут², Ю. І. Богомол^1
1Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, м. Київ, Україна
²Отто фон Геріке університет, м. Магдебург, Німеччина
*nikitaupatov@gmail.com

Структура та властивості спрямовано закристалізованого сплаву системи B₄C–NbB₂–SiC (стор. 47–55)

Методом безтигельної зонної плавки було отримано композит 32B₄C–30NbB₂–38SiC (% (мол.)). Структура отриманого композита складається з крупнозернистої двофазної евтектики (NbB₂–SiC), дрібнозернистої трифазної евтектики (B₄C–NbB₂–SiC) та крупних дендритів SiC. Досліджено вплив швидкості кристалізації на структуру і властивості отриманого композита. Твердість за Вікерсом, тріщиностійкість і міцність на згин для композита 32B₄C–30NbB₂–38SiC (% (мол.)) складають 31–36 ГПа, 4–5,1 МПа∙м^1/2 і 203–252 МПа відповідно.

Ключові слова: трифазна евтектика, твердість, карбід бору, карбід кремнію, диборид ніобію.

 

UCD 661.685:621.762.5

Junxi Zhang*, Baiming Chen, Wu Yue, Hui Chen
School of Materials Engineering, Lanzhou Institute of Technology, Lanzhou Gansu 730050, China
*57764866@qq.com

Microstructure and wear properties of Ni–Ni₃Si composites prepared by mechanical alloying and hot pressing sintering (стор. 56–66)

Ni₃Si and Ni–Ni₃Si composites were prepared by mechanical alloying and hot pressing sintering method with Ni and Si powders as raw materials. The phase composition, microstructure, mechanical properties and friction and wear properties of the Ni₃Si and Ni–Ni₃Si composites were investigated. The results showed that the Ni (Si) solid solution, Ni₇₄Si₂₆ and Ni₃₁Si₁₂ intermediate phases were formed during ball milling process and then Ni₃Si nanocrystalline powder was produced after 30 h of milling. Based on Miedema’s semi-empirical theory, the formation free energies of different phases formed during mechanical alloying of 3Ni–Si mixed powders were calculated. The results showed that the ordered phase of Ni₃Si is stable under equilibrium conditions and has the lowest formation enthalpy during ball milling. Compared with the monolithic Ni₃Si, the Ni–Ni₃Si composite has an excellent friction and wear resistance and comprehensive strength and toughness. With the increase of load, the friction coefficient of the composite decreases, the wear rate of the composite increases first and then decreases. When the load is 10 N, the friction coefficient and wear rate of the composite are 0.246 and 5.23×10^–4 mm³/(N×m), respectively. The main wear mechanism of the material experiences a transition from adhesive wear to abrasive wear with the increase of load, and exhibits a significant tribo-oxidation wear under all loads.

Keywords: metal silicides, hot pressing, microstructure, friction and wear behavior.

 

УДК 621.887

В. Ф. Горбань*, А. О. Андреев, В. А. Столбовой, А. М. Мыслывченко, А. Д. Костенко
Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины, г. Киев, Украина
*gorban1944@ukr.net

Свойства вакуумно-дуговых многослойных металл–нитрид металла покрытий (стор. 67–72)

Определены физико-механические и триботехнические характеристики композиционных многослойных покрытий металл–нитрид металла на воздухе при трении в паре со сталью 65Г, алмазным индентором и абразивной лентой. Трение осуществляли в диапазоне скоростей от 16 мм/с до 12 м/с при нагрузке до 100 Н. Наименьший износ зафиксирован для композиционного покрытия Мo/MoN, для которого характерны значения твердости ~ 25 ГПа и коэффициента трения 0,065. Показано, что для композиционных многослойных покрытий металл–нитрид металла характерны небольшие значения износа по абразивной ленте.

Ключевые слова: скорость скольжения, давление, износ, твердость, модуль Юнга, покрытия.

 

УДК 621.623

Ю. Д. Філатов
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
filatov@ism.kiev.ua

Полірування прецизійних поверхонь елементів оптоелектронної техніки зі скла, ситалів та оптичних і напівпровідникових кристалів. Огляд (стор. 73–98)

Розглянуто роботи по створенню сучасних методів полірування прецизійних поверхонь елементів електронної техніки та оптичних систем зі скла, оптичних і напівпровідникових кристалів. Описано механізм видалення матеріалу з оброблюваної поверхні під час полірування інструментом зі зв’язаним полірувальним порошком, при механічному поліруванні суспензіями полірувальних порошків та при хіміко-механічному поліруванні. Наведено результати дослідження механізму формування нанопрофілю оптичних поверхонь під час полірування та відмічено актуальність вивчення закономірностей утворення надгладеньких поверхонь при хіміко-механічному поліруванні.

Ключові слова: полірування, швидкість видалення матеріалу, шорсткість поверхні.

 

УДК 666.3:539.5

І. П. Фесенко^1, *, Л. В. Відута², Д. В. Часник³, І. А. Петруша¹, Ю. Ю. Румянцева¹, В. М.Ткач¹, В. І. Часник⁴, В. З. Туркевич¹, В. Б. Нечитайло², О. М. Кайдаш¹, В. В. Гаращенко^1
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ. Україна
²Інститут фізики НАН України, м. Київ. Україна
³Український науково-дослідний інститут спеціальної техніки та судових експертиз Служби безпеки України, м. Київ, Україна
⁴Державне підприємство Науково-дослідний інститут “Оріон”, м. Київ, Україна
*igorfesenko@ukr.net

Структура острівцевих плівок золота на термобарично спеченому кубічному нітриді бору (стор. 99–101)

Повідомляється про структуру острівцевих плівок золота на поверхні кубічного нітриду бору. Наведено середній розмір острівців, характер їх розподілу на поверхні, середня кількість на одиниці поверхні.

Ключові слова: термобаричне спікання, кубічний нітрид бору, золото, острівцева плівка.

 

UDC 661.657.5:620.186

V. L. Solozhenko^1, *, F. Lenrick², V. Bushlya^2
1LSPM–CNRS, Université Paris Nord, 93430 Villetaneuse, France
²Division of Production and Materials Engineering, Lund University, Lund, Sweden
*vladimir.solozhenko@univ-paris13.fr

On twinning in ultrahard nanocrystalline cubic boron nitride (стор. 102–104)

Microstructure of bulk nanocristalline cubic boron nitride synthesized at 20 GPa and 1770 K has been studied by scanning and high-resolution transmission electron microscopy. The material is characterized by high density of twins with average size of 5.5 nm, and multiple stacking faults within the twin domains that results in the exceptional material hardness.

Keywords: cubic boron nitride, transmission electron microscopy, nanotwinning.