Випуск № 4, рік 2020
УДК 662.24.051.4:669.018.25
А. Ф. Лісовський
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
lisovsky@ism.kiev.ua
Роль матеріалознавства в збільшенні працездатності породоруйнівного інструменту, оснащеного WC–Co твердосплавними вставками. Огляд (стр. 3–27)
Запропонована концепція збільшення працездатності породоруйнівного інструменту. В концепції використані положення термодинаміки відкритих систем. Виходячи з запропонованої концепції, визначені наступні перспективні напрямки збільшення працездатності породоруйнівного інструменту: легування Со-фази, створення градієнтних стриктур в об’ємі породоруйнівного елемента, формування мезоструктур у спечених твердих сплавах.
Ключові слова: гірська порода, інструмент, спечені тверді сплави, градієнтні структури, мезоструктури.
УДК 666.233
В. Ю. Долматов
Федеральне державне унітарне підприємство “Спеціальне конструкторсько-технологічне бюро “Технолог”, м. Санкт-Петербург, Росія
*diamondcentre@mail.ru
Про можливість отримання детонаційних наноалмазів, що не містять азот. Вплив ковалентно-зв’язаного азоту в молекулах вибухових речовин на вихід наноалмазів (стр. 28–34)
Досліджено можливість отримання безазотних детонаційних наноалмазів з вироблених промисловістю вибухових речовин, показано малу ймовірність їх отримання. Встановлено залежність виходу детонаційних наноалмазів від змісту ковалентно-зв’язаного азоту C–N в молекулах вибухових речовин, визначено оптимальний (23–28 % (за масою)) діапазон вмісту азоту.
Ключові слова: детонаційні наноалмази, безазотний наноалмаз, ковалентно-зв’язаний азот–вуглець, індивідуальні вибухові речовини, сумішеві вуглецьвмісні вибухові речовини, детонаційний синтез, механізм утворення детонаційних наноалмазів, заряди вибухових речовин.
УДК 539.89
К. В. Сліпченко1,3 *, Д. А. Стратійчук1, В. З. Туркевич1, Н. М. Білявина2, В. М. Бушля3, Я.-Е. Штоль3
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
2Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, м. Київ, Україна
3Лундський Університет, м. Лунд, Швеція
*kateslipchenko@gmail.com
Спікання в умовах високих тиску та температури композитів на основі cBN з ZrC і Al (стр. 35–42)
За умов високих тиску та температури проведено спікання керамоматричних матеріалів на основі кубічного нітриду бору з карбідом цирконію й алюмінієм. Проведене дослідження виявило, що при температурах спікання вище 1750 °С за умов прикладення тиску 7,7 ГПа відбувається взаємодія компонентів шихти з утворенням нової фази − дибориду цирконію (ZrB2). Подальше підвищення температури спікання призводить до зростання об’ємного вмісту ZrB2 та зниження мікротвердості й тріщиностійкості досліджуваних матеріалів. Знос зразків по задній поверхні в умовах обробки нержавіючої сталі AISI316L (vc =300 м/хв, t = 300 с) з підвищенням температури спікання зростає, досягаючи критичного значення VB = 325 мкм у випадку використання зразка, виготовленого за температури спікання 2300 °С, і значення VB = 200 мкм для зразка, виготовленого за температури спікання 1750 °С.
Ключові слова: карбід цирконію, кубічний нітрид бору, диборид цирконію, мікротвердість, високий тиск.
О. О. Шульженко1, *, О. М. Соколов1, Л. Яворска2, В. Г. Гаргін1, Л. О. Романко1, Є. Ф. Кузьменко1, Е. М. Луцак1
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
2AGH University of Science and Technology. Non-Ferrous Metals Faculty, Krakow, Poland
*kybor@ism.kiev.ua
Структура та властивості композита мідь–n-шаровий графен в залежності від способу змішування компонентів (стр. 43–48)
Досліджено структуру та властивості композита мідь–n-шаровий графен, одержаного в НРНТ-умовах, в залежності від способу змішування компонентів шихти – за допомогою кульового млина Pulverisette 6 classic line, тривалкового млина EXAKT, ручного змішування. Встановлено, що незалежно від способу змішування компонентів добавка n-шарового графена сприяє підвищенню теплопровідності композита у порівнянні з чистою міддю. Найбільшу (559 Вт×м–1·К–1) теплопровідність мав композит, спечений з шихти, одержаної за допомогою ручного змішування, завдяки забезпечення рівномірного розподілу компонентів у шихті та зведення до мінімуму пластичного деформування частинок міді під час змішування.
Ключові слова: n-шаровий графен, мідь, спікання, високий тиск, густина, теплопровідність, електропровідність.
УДК 622.24.051:536.2
В. А. Дутка*, А. Л. Майстренко, О. І. Боримський, В. Г. Кулич, Т. О. Косенчук
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*vadutka@ukr.net
Моделювання температурного поля в апараті високого тиску при спіканні крупногабаритних виробів на основі карбіду бору (стр. 49–61)
На основі методу скінченних елементів розроблено комп’ютерну модель температурного поля в робочій комірці апарата високого тиску в процесі спікання крупногабаритних виробів із карбіду бору при тиску 0,5–1,0 ГПа та температурах 1700–1750 °С. Враховано залежність теплофізичних властивостей зразка від пористості та температури в процесі спікання. Показано, що вибором геометричних параметрів конструктивних елементів робочої комірки апарата високого тиску можна знайти таку її конструкцію, при використанні якої можна забезпечити в крупногабаритному зразку в процесі спікання практично однорідне температурне поле та однорідність щільності і фізико-механічних властивостей спеченого зразка.
Ключові слова: карбід бору, спікання, високий тиск, температурне поле, комп’ютерне моделювання.
УДК 620.22-621.921.34
В. А. Мечник1, *, М. О. Бондаренко1, В. М. Колодніцький1, **, В. І. Закієв2, І. М. Закієв2, С. Р. Ігнатович2, С. С. Юцкевич2
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
2Національний авіаційний університет, м. Київ, Україна
*vlad.me4nik@ukr.net
**stmj@ism.kiev.ua
Механічні і трибологічні властивості матеріалів Fe-Cu-Ni-Sn з різним вмістом CrB2, що використовуються в якості матриць для алмазовмісних композитів (стр. 62–77)
Досліджено вплив вмісту добавки CrB2 (в інтервалі від 0 до 8 % (за масою)) на мікроструктуру, мікротвердість, модуль пружності, коефіцієнт тертя і зносостійкість матеріалу матриці Fe–Cu–N–Sn композиційного матеріалу, сформованого методом холодного пресування і подальшого спікання з гарячим допресуванням. Встановлено, що збільшення концентрації CrB2 в складі композита супроводжується ростом його твердості і модуля пружності. При цьому коефіцієнт тертя і швидкість зносу, а також параметри H/E і H3/E2, що описують стійкість матеріалу матриці композиційного матеріалу до пружної деформації і опір його пластичній деформації, відповідно, зменшуються при вмісті CrB2 2 % (за масою), а при підвищенні концентрації добавки – зростають. Значне підвищення зносостійкості в зразку, що містить 2 % (за масою) CrB2, в порівнянні з вихідним зразком, обумовлено формуванням дрібнозернистої мікроструктури і оптимальним поєднанням твердості і модуля пружності. Трибологічні випробування спечених зразків в режимах тестування палець–диск і куля–шліф свідчать про суттєве розширення функціональних можливостей розробленого композита, який містить 2 % CrB2.
Ключові слова: композит, концентрація, структура, дисперсність, твердість, модуль пружності, коефіцієнт тертя, зносостійкість.
УДК 621.9.025.77:615.46:616.728
Є. О. Пащенко1, С. В. Сохань1, *, Г. В. Сороченко2, Д. А. Савченко1, О. В. Лажевська1, С. В. Скороход1, О. А. Микищенко1
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
2Національний медичний університет ім. О. О. Богомольця, м. Київ, Україна
*svsokh@gmail.com
Вплив поруватості інструментального композита на ефективність профільного алмазного шліфування сапфіру й діоксиду цирконію (стр. 78–92)
Досліджено ефективність алмазного шліфування сферичної поверхні сапфіру й полікристалічного діоксиду цирконію інструментом на металевій зв’язці зі зниженим розкидом поруватих включень зв’язки за розмірами. Для ущільнення інструментального композита було використано поліетиленгліколь, модифікований похідними адамантану, що підвищило нелінійність течії зволожувача на стадії брикетування. Показано, що в умовах тертя такого композита амплітуда коливань коефіцієнта тертя знижується, причому за тертя по діоксиду цирконію в 3 рази інтенсивніше в порівнянні зі сапфіром. Крім того, на відміну від шліфування діоксиду цирконію, на шліфованій поверхні сапфіру спостерігали виколювання, для виключення яких доцільно забезпечити будову поруватого простору композита не тільки з певним розподілом поруватих включень за розмірами, але й зі зменшеним їхнім найбільш ймовірним значенням. Показники відносної продуктивності, зносу алмазного інструменту при тонкому шліфуванні сапфіру, діоксиду цирконію відрізняються в 2 або 3 рази в залежності від зернистості алмазного інструменту. Шорсткість поверхні полікристалічного діоксиду цирконію при його тонкому шліфуванні в цілому в 4–5 разів нижче, ніж у сапфіру.
Ключові слова: інструментальний композит, розподіл поруватих включень, сапфір, полікристалічний діоксид цирконію, сферична поверхня, алмазне шліфування, шорсткість поверхні.
УДК 621.919
С. Є. Шейкін1, *, І. Ю. Ростоцький1, **, В. Т. Процишин2, В. В. Мельниченко1, С. Ф. Студенець1, Д. В. Єфросінін1, Я. В. Мельниченко1
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
2Державне підприємство “Український науково-дослідний інститут нафтопереробної промисловості “МАСМА”
*sheykin2003@ukr.net
**dokarost@gmail.com
Підвищення працездатності твердосплавних деформуючих протяжок застосуванням модифікованих технологічних мастил (стр. 93–100)
Підвищено працездатність твердосплавних деформуючих протяжок при обробці фасонних отворів в деталях зі сталі 38Х2МЮА деформуючим протягуванням, що було досягнуто використанням розробленого ефективного технологічного мастила та антифрикційного покриття нітриду титану на робочих поверхнях інструменту, що привело до зниження осьових сил протягування та отримання низьких значень шорсткості. Зазначений підхід дозволяє забезпечувати обробку без схоплювання в умовах нормальних контактних тисків до 4 ГПа.
Ключові слова: технологічне мастило, деформуюче протягування, схоплювання, експлуатаційні властивості.
УДК 620.22:669.018.25
С. А. Давиденко
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
snesha@ism.kiev.ua
Про формування металевих прошарків в композиті алмаз–(Ti,W)C–WC–Co (стр. 101–104)
Обґрунтовані умови стійкого існування металевих прошарків на міжфазній границі алмаз/(Ti,W)C–WC–Co-матриця, отримані значення критичного розміру прошарку в залежності від складу і структури композита. Результати досліджень дозволяють розробити технологію, яка забезпечує існування металевих прошарків на міжфазній границі алмаз/(Ti,W)C–WC–Co, що дозволяє релаксувати напруження між частинками алмазу і матрицею, забезпечити міцне утримання частинок алмазу матрицею та збільшити термін роботи виробів, виготовлених із композита алмаз–(Ti,W)C–WC–Co.
Ключові слова: композит алмаз–(Ti,W)C–WC–Co, металевий прошарок, міжфазна границя, структура, алмазоутримання.
