УДК 621.9:621.928.4

О. О. Шульженко, Т. О. Пріхна, Г. Д. Ільницька*, В. І. Лавріненко**, О. І. Боримський, О. М. Соколов, В. М. Ткач, В. В. Смоквина, І. М. Зайцева, В. В. Тимошенко
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*gil-ism@ukr.net
**lavrinenko@ism.kiev.ua

Порівняння розмірних, фізико-механічних та експлуатаційних характеристик порошків синтетичного алмазу марок АС6 і АС20, синтезованих в системах Ni–Mn–С і Fe–Si–С (стор. 3–16)

Розглянуто розмірні, фізико-механічні та експлуатаційні характеристики порошків алмазу марок АС6 і АС20, синтезованого з використанням сплавів-розчинників Ni–Mn і Fe–Si. Показано, що порошки алмазу, отримані в системах Ni–Mn–C і Fe–Si–С, принципово різняться між собою магнітними властивостями, а також за вмістом домішок і внутрішньокристалічних включень. Для порошків алмазу обох систем встановлено, що елементи сплаву-розчинника в домішках і включеннях переважають і становлять 89–67 % від загальної кількості наявних домішок і включень в порошках алмазу немагнітної фракції, а магнітної фракції – трохи вище, і становлять 93–90 %. Порошки алмазу магнітних і немагнітних фракцій, синтезовані в системах Ni–Mn–С і Fe–Si–С, відрізняються між собою за значенням питомої магнітної сприйнятливості приблизно в 10 разів, за дефектністю поверхні – в 1,5 рази. Показник міцності зерен алмазу магнітних фракцій обох систем є трохи вищим в порівнянні з міцністю зерен алмазу немагнітних фракцій за рахунок більшого вмісту в них металевих домішок і включень: для порошків алмазу, синтезованих в системі Ni–Mn–C, зростає в 1,25 рази, а в системі Fe–Si–С – в 1,9 рази. Зносостійкість кругів з зернами алмазу магнітної фракції, синтезованими в системі Fe–Si–С, в 1,3 рази більше в порівнянні з кругами з зернами алмазу немагнітної фракції цієї ж системи, і в 2 рази більше в порівнянні з кругами з зернами алмазу, синтезованими в системі Ni–Mn–C.

Ключові слова: фізико-механічні характеристики, порошки синтетичного алмазу, магнітні властивості, сплави-розчинники, зносостійкість кругів.

 

УДК 661.685:621.762.5

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

Фазовий склад, мікроструктура та властивості зносу композитів Ni/Ni₃Si, отриманих механічним легуванням (стор. 17–28)

Досліджено фазовий склад, мікроструктуру і властивості зносу композитів Ni₃Si і Ni/Ni₃Si, отриманих механічним легуванням з використанням порошків Ni і Si як сировини. Показано, що твердий розчин Ni(Si), проміжні фази Ni₇₄Si₂₆ і Ni₃₁Si₁₂ утворюються під час процесу кульового подрібнення, а після 30 год подрібнення утворюється нанокристалічний порошок Ni₃Si. На основі напівемпіричної теорії Міедема розраховано вільну енергію утворення різних фаз, що виникають при механічному легуванні змішаних порошків 3Ni–Si. Упорядкована фаза Ni₃Si є стабільною в умовах рівноваги і має найнижчу ентальпію при формуванні під час кульового подрібнення. Порівняно з монолітним Ni₃Si, композит Ni/Ni₃Si має відмінні коефіцієнт тертя та зносостійкість, а також високі міцність і ударну в’язкість. Зі збільшенням навантаження коефіцієнт тертя композита зменшується, швидкість зношування композита спочатку збільшується, а потім зменшується. При навантаженні 10 Н коефіцієнт тертя і швидкість зносу композита становлять відповідно 0,246 і 5,23×10^–4 мм³/(Н×м). Основний механізм зносу матеріалу змінюється від адгезійного зносу до абразивного зі збільшенням навантаження і демонструє значне трибоокислювальне зношування при будь-яких навантаженнях.

Ключові слова: силіциди металів, гаряче пресування, мікро­структура, характеристики тертя і зносу.

 

УДК 669.27-935.4:548.73

Zhongnan Xiang^{1, 2}, Zhanjiang Li³, Hongbo Nie², Fa Chang^{2, 3}, Pinqiang Dai^{1, 3}*
¹College of Materials Science and Engineering, Fuzhou University, Fuzhou Fujian, China
²Xiamen Tungsten Co., LTD. Technology Center, Xiamen Fujian, China
³College of Materials Science and Engineering,Fujian University of Technology, Fuzhou Fujian, China
*pqdai@126.com

Вплив кристалічності WC на мікроструктуру, властивості та застосування твердого сплаву WC–Co (стор. 29–41)

 

Порівняно мікроструктуру, властивості та застосування твердого сплаву WC–Co, отриманого з порошків WC різної кристалічності. Результати показують, що кристалічність різних порошків WC можна добре дослідити за допомогою методів рентгенівської дифракції, скануючої електронної мікроскопії і вимірювань розміру частинок лазерним тестером. Твердість отриманого з порошку WC з високою кристалічністю твердого сплаву незначно знижується, тоді як в’язкість руйнування, опір поперечному розриву, межа міцності при односторонньому стиску і ударна в’язкість збільшуються. Отримання сировинного матеріалу WC з високою кристалічністю є основою високоефективного твердого сплаву.

Ключові слова: кристалічність WC, мікроструктура, твердий сплав, сплав для гірничих робіт.

  

УДК 661.865.4:54-19:544.225

Yulu Wan¹, Cai Cheng¹, Xu He², Jing Chang^1, *
¹Institute of Solid State Physics, Sichuan Normal University, Chengdu, China
²Chengdu Textile College, Chengdu 611731, China
*changjing0394@163.com

Структурні, електронні, механічні та оптичні властивості LaIn₃ під тиском: дослідження та розрахунки з перших принципів (стор. 42–56)

Системно досліджено структурні, електронні, механічні та оптичні властивості LaIn₃ під тиском за допомогою розрахунків з перших принципів, заснованих на теорії функціоналу густини. Структурні розрахунки показують, що кубічний LaIn₃ не має структурного фазового переходу в діапазоні тиску 0–30 ГПа. З розрахованих електронних зонних структур і густини станів встановлено, що LaIn₃ має металевий характер, а смуги, які перетинають E_F, походять переважно зі станів La-d з деяким внеском зі станів In-p. Електропровідність і властивості металу поступово зменшуються зі збільшенням тиску, а перехід електронів ускладнюється. Розраховані пружні властивості вказують на те, що LaIn₃ має механічну стійкість і чудові механічні властивості в розглянутих діапазонах тиску. Більше того, порівняння двох пружних констант C₁₁ і C₄₄ вказує на те, що LaIn₃ більш стійкий до одностороннього стиснення, ніж до деформації зсуву, і значення коефіцієнта Пуассона ν і B/G демонструють, що LaIn₃ зберігає пластичну поведінку під тиском до 30 ГПа. Крім того, досліджено пружну анізотропію LaIn₃ під тиском. Також було аналітично прогнозовано оптичні властивості та температуру Дебая кубічного LaIn₃, що знаходився під тиском.

Ключові слова: перші принципи, електронна структура, пружні властивості, оптичні властивості, LaIn₃.

  

УДК 537.226.1:666.3-1

Д. В. Часник¹, В. І. Часник^2, *, О. М. Кайдаш^3, **
¹Український НДІ спеціальної техніки та судових експертиз Служби безпеки України, м. Київ, Україна
²Державне підприємство “Оріон”, м. Київ, Україна
³Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*vassiliyiv@gmail.com
**oka07@ism.kiev.ua

Оцінка діелектричної проникності в непровідних композитах по вмісту і морфології провідних частинок в мікрохвильовій області частот (стор. 57–65)

Для різних значень відносної діелектричної проникності e/e_д в системі ізолятор-сфероїдальні частинки теоретично встановлено взаємозв’язок фактора форми і об’ємного вмісту провідних частинок при відсутності макроскопічної електропровідності. Порівняння теоретичних розрахунків діелектричної проникності e з експериментальними даними для композита AlN–24 % (за об’ємом) Mo з провідними частинками-сферами дозволило відкорегувати раніше отримані співвідношення e/e_д. Запропоновані нові теоретичні залежності враховують взаємний вплив провідних частинок при наближенні до порога перколяції і дозволяють визначити діелектричну проникність непровідних композитів за об’ємним вмістом і морфологією провідних частинок.

Ключові слова: провідні сфероїдальні частинки, фактор форми, діелектрична проникність, поріг перколяції.

 

УДК 620.22-621.921.34

В. А. Мечник^1, *, М. О. Бондаренко¹, В. М. Колодніцький^1, **, В. І. Закієв², І. М. Закієв², Е. С. Геворкян³, М. О. Кузін⁴, О. С. Якушенко², І. В. Семак^2
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Національний авіаційний університет, м. Київ, Україна
³Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків, Україна
⁴Львівська філія Дніпровського національного університету залізничного транспорту ім. акад. В. Лазаряна, м. Львів, Україна
*vlad.me4nik@ukr.net
**vasylkolod56@gmail.com

Порівняльне дослідження механічних та трибологічних характеристик композитів Fe–Cu–Ni–Sn з різним вмістом CrB₂ в умовах сухого і рідинного тертя (стор. 66–82)

Методами рентгенівської дифракції, скануючої електронної мікроскопії, мікроіндентування та трибологічним тестуванням досліджено структуру, фазовий склад, твердість, модуль пружності спечених композитів Fe–Cu–Ni–Sn–CrB₂ і їхні трибологічні властивості в умовах сухого і рідинного тертя. Одержані результати показали, що мікроструктура, механічні і трибологічні властивості композитів залежать від вмісту добавки CrB₂. Композити Fe–Cu–Ni–Sn–CrB₂ складалися з фаз a-Fe, g-Fe, Cu і містили певну долю кристалічних фаз Cu₉NiSn₃, NiSn₃ і CrB₂. Твердість і модуль пружності композитів практично не залежать від середовища (сухого і рідинного) тертя, а сила тертя і швидкість зносу змінюються. За своїми механічними і трибологічними властивостями композити Fe–Cu–Ni–Sn–CrB₂ перевищують композити Fe–Cu–Ni–Sn. Додавання 2 % (за масою) CrB₂ до складу композита 51Fe–32Cu–9Ni–8Sn привело до зменшення сили тертя від 220 до 170 мН і швидкості зносу від 7,41·10^–2 до 3,41·10^–2 мм³·Н^–1·м^–1 в умовах сухого тертя і відповідно – від 200 до 140 мН і від 8,19·10^–2 до 4,10·10^–2 мм³·Н^–1·м^–1 в умовах рідинного тертя. Подальше збільшення концентрації CrB₂ у складі композитів призводить до зростання швидкості зносу. Механізм підвищення зносостійкості композита, що містить 2 % (за масою) CrB₂, порівняно з вихідним композитом полягає у формуванні більш дрібнозернистої структури і оптимальному поєднанні твердості і модуля пружності. Композити Fe–Cu–Ni–Sn–CrB₂ можуть бути використані як матеріал матриці композиційних алмазовмісних матеріалів, що піддаються сильному зносу.

Ключові слова: композит, концентрація, структура, твердість, модуль пружності, трибологічне тестування, сухе та рідинне тертя, зносостійкість.

 

УДК 621.623

Ю. Д. Філатов*, В. І. Сідорко, С. В. Ковальов, В. А. Ковальов
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*filatov@ism.kiev.ua

Вплив реологічних властивостей дисперсної системи на показники полірування оптичного скла та ситалів (стор. 83–93)

В результаті дослідження закономірностей полірування оптичного скла та ситалів встановлено, що коефіцієнт поверхневого натягу, коефіцієнт динамічної в’язкості полірувальної дисперсної системи і кути змочування поверхонь оброблюваної поверхні та притиру впливають на товщину проміжку між ними, а відповідно на продуктивність зняття оброблюваного матеріалу і параметри шорсткості оброблених поверхонь. Показано, що енергія перенесення безпосередньо зв’язана з коефіцієнтом об’ємного зносу, який визначає продуктивність полірування, та підтверджено справедливість співвідношення між коефіцієнтами об’ємного зносу і температуропровідності в залежності від питомої теплоємності, енергії перенесення і температури. Встановлено, що збільшення товщини проміжку між оброблюваною поверхнею і притиром приводить до зменшення найбільш ймовірного розміру частинок шламу та поліпшення шорсткості полірованих поверхонь.

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