УДК 620.22:669.018.25

М. О. Бондаренко*, С. А. Давиденко**
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*bond@ism.kiev.ua
**snesha@ism.kiev.ua

Вплив легування на структуру і властивості композита алмаз–(WC–Co). Огляд (стор. 3-11)

Розглянуто легування композита алмаз–(WC–Co) хімічними елементами Ti, Zr, V, Ta, Nb, Cr, Mo, Ni, Re, Os, Si, B. Визначено вплив кожного елемента на склад, структуру і властивості (WC–Co)-матриці, а також міжфазні поверхні алмаз–(WC–Co)-матриця. Показано, що перспективним є комплексне легування композита нікелем, хромом і кремнієм.

Ключові слова: композит алмаз–(WC–Co), алмаз, спечений твердий сплав, структура, легування.

 

УДК 666.295:620.17

С. М. Дуб^1, *, А. І. Тюрін², Т. О. Пріхна^1
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Тамбовський державний університет ім. Г. Р. Державіна, м. Тамбов, Росія
*lz@ism.kiev.ua

Повзучість та в’язкопружність МАХ-фази Ti₃AlC₂ при кімнатній температурі (стор. 12-22)

Представлено результати порівняльного наноіндентування МАХ-фази Ti₃AlC₂ (наношаруватого матеріалу), монокристала (001) LiF (пружно-пластичного матеріалу) і полімеру PTFE (в’язко-пружно-пластичного матеріалу). При квазістатичному наноіндентуванні було визначено твердість та модуль пружності зразків і виявлено значне розсіювання пружної енергії для МАХ-фази Ti₃AlC₂ при циклічному навантаженні (характерно і для інших наноламінатних матеріалів – графіту, високотемпературних надпровідників). Для визначення характеристик в’язко-пружності МАХ-фази реєстрували зміну глибини відбитка протягом 60 с після швидкого розвантаження індентора. Вперше визначено час релаксації для МАХ-фази. Швидке розвантаження дозволило також розділити компоненти деформації (пружну, в’язко-пружну та пластичну) у наноконтакті для цих матеріалів. Якщо для LiF частка в’язко-пружної деформації в загальній деформації у контакті нехтовно мала (~ 0,1 %), то для МАХ-фази Ti₃AlC₂ і полімеру PTFE вона помітно вища і дорівнює ~ 1 і ~ 17 % відповідно.

Ключові слова: МАХ-фаза, наноіндентування, повзучість, в’яз­ко-пружність.

 

УДК 666.798. 621.762.4

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

Структура і властивості інструментального матеріалу з екзотермічної суміші мікропорошків Cr₂O₃–AlN, одержаного гарячим пресуванням (стор. 23-33)

Приведено результати дослідження структури матеріалів з максимальними значення твердості і тріщиностійкості, одержаних гарячим пресуванням сумішей з мікропорошків Cr₂O₃, і 15, 25, 35 % (за масою) AlN. Показано, що незалежно від складу вихідної суміші їхня структура є гетерофазною дисперснозміцненого типу. Вона включає нові фази – матричну з твердого розчину перемінного складу типу (Cr_1–x–Al_х)₂О₃ (0 < x < 0,9) і дисперсних включень на основі Cr₂N. Вміст і розміри останніх збільшується зі збільшенням вмісту нітриду алюмінію у вихідній суміші. Співвідношення Al і Cr в твердому розчині залежить від складу вихідної суміші. В дисперсних включеннях на основі Cr₂N присутній алюміній, вміст якого збільшується від 1,8 до 4 % (за масою) зі збільшенням від 15 до 35 % (за масою) нітриду алюмінію у вихідній суміші. При цьому твердість і тріщиностійкість матеріалу зменшуються відповідно на 2,4 ГПа і 1,1 МПа∙м^1/2. Показано, що різальні пластини, виготовлені з суміші Сr₂O₃–15AlN, за критерієм ціна–якість є конкурентними до найбільш поширених на сьогодні пластин із традиційної кераміки СС650 в умовах чистового точіння вуглецевої сталі марки ШХ15 (HRC 62).

Ключові слова: суміші Cr₂O₃, AlN, мікропорошки, гаряче пресування, нітрид хрому, твердий розчин.

 

УДК 621.793.1:620.17:620.18

А. О. Козак^1, *, В. І. Іващенко^1, **, П. Л. Скринський¹, В. Б. Муратов¹, В. В. Тетьоркін², А. Сукач², О. К. Синельниченко¹, О. І. Оліфан^1
1Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича, НАН України, м. Київ, Україна
²Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова, НАН України, м. Київ, Україна
*andri.kozak@gmail.com
**ivashchenko@icnanotox.org

Структура та властивості покриттів із системи Al–B–Si–C, отриманих магнетронним розпиленням (стор. 34-48)

Проведено дослідження структурних, механічних і електро-фізичних властивостей Al–B-, Al–B–C- і Al–B–Si–C-покриттів, отриманих дуальним магнетронним розпиленням мішені з AlB₂, SiC і графіту. Змінним параметром був струм I_AlB, прикладений до AlB₂-мішені. Отримані покриття досліджували за допомогою рентгенівської дифракції, інфрачервоної спектроскопії (FTIR), рентгенівської фотоелектронної спектроскопії (XPS) та шляхом аналізу результатів вимірів твердості за Кнупом і вольт-амперних характеристик. Встановлено, що всі осаджені покриття є рентгеноаморфними. Дані FTIR і XPS показують, що у всіх покриттях присутні B–B-, Al–B-, B–O- і Al–O-зв’язки. При дуальному розпиленні мішень із AlB₂ і С, AlB₂ і SiC в отриманих покриттях додатково формуються В–С-, Si–C- і С–С-основні зв’язки. Встановлено, що зміцнення покриттів з ростом I_AlB відбувається за рахунок збільшення B–B- і Al–B-зв’язків. Вольт-амперні характеристики Al–B- і Al–B–C-покриттів свідчать, що покриття є невпорядкованими напівпровідниками, в яких реалізується стрибковий механізм провідності.

Ключові слова: Al–B–Si–C-покриття, магнетронне розпилення, твердість, картина хімічних зв’язків, рентгеноструктурний аналіз, вольт-амперні характеристики.

 

УДК 666.762.856

В. Ф. Горбань^1, *, А. О. Андреєв², М. О. Крапівка¹, В. А. Столбовой², М. В. Карпець¹, С. О. Фірстов¹, А. М. Чикрижов^2
1Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, м. Київ, Україна
²Національний науковий центр “Харківський фізико-технічний інститут”, м. Харків, Україна
*gorban1944@ukr.net

Високоентропійні надтверді покриття на основі сплаву AlTiCrVNbMo (стор. 49-54)

Методами іонного розпилення в плазмі стисненого вакуумно-дугового розряду було отримано покриття з високоентропійного сплаву AlTiCrVNbMo. Наявність наноструктурного стану, який поряд з кластерною будовою забезпечує для металевих покриттів твердість на рівні 18 ГПа. Покриття з даного сплаву, отримане в середовищі азоту, є твердим розчином на основі ГЦК-решітки, і в залежності від технологічних режимів твердість змінюється в межах 28–44 ГПа, а зведений модуль пружності – 255–340 ГПа. Для оксидних покриттів значення твердості варіюються в межах 33–35 ГПа, а зведеного модуля пружності – 280–290 ГПа. Коефіцієнт тертя даного сплаву змінюється в залежності від твердості від 0,24 до 0,061.

Ключові слова: високоентропійні сплави, покриття, фазовий склад, параметр решітки, твердість, зведений модуль пружності.

 

УДК 622.24.051:536.2

В. А. Дутка^1, *, Е. С. Геворкян², С. Р. Вовк^2
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків, Україна
*vadutka@ukr.net

Використання моделювання для гомогенізації температурного поля в Al₂O₃-заготовці в процесі гарячого вакуумного пресування (стор. 55-68)

Методом скінчених елементів виконано комп’ютерне моделювання температурного поля в установці гарячого вакуумного пресування (ГВП) порошкових заготовок із оксиду алюмінію. Враховується температурна залежність властивостей матеріалів елементів установки та контактні теплові і електричні опори. Узгодження отриманих результатів обчислень і лабораторних вимірювань температури свідчить про достовірність моделі. За результатами комп’ютерних експериментів показано, що шляхом вибору матеріалів елементів установки ГВП можна створити практично однорідне температурне поле в зразку на заключній стадії процесу спікання і суттєво зменшити енерговитрати для здійснення всього процесу спікання. Встановлено, що, залежно від схеми спорядження робочої комірки установки ГВП, врахування контактних опорів може суттєво впливати на результати прогнозування гомогенності температурного поля зразка в процесі ГВП.

Ключові слова: моделювання, гомогенізація температурного поля, гаряче вакуумне пресування, оксид алюмінію.

 

УДК 539.234: 621.921.34:677.027.232:621.3.032.213.62

Fuming Deng, Cen Hao, Zhenhai Guo, Shuang Wang, Xiang Bo, Zhiyan Zhao
Institute of Super-hard Cutting Tool Materials, China University of Mining and Technology, Beijing, PR China
*dfm@cumtb.edu.cn

Вплив карбонізації філаментів на CVD-алмазні товсті плівки, виготовлені методом HFCVD (стор. 69-78)

CVD-метод з гарячою ниткою розжарювання (філаментом) має багато переваг – просте обладнання, легкість експлуатації, низькі витрати. Це робить його методом, що найбільш широко використовують при отриманні товстих алмазних плівок. У роботі філамент з танталу використовували в апараті хімічного осадження із парової фази для карбонізації при різній температурі протягом різного часу, експерименти із осадження проводили на молібденовій підкладці. SEM- та EDS-методи використовували для спостереження за морфологією поверхні й аналізу компонентів карбонізованого філамента і підкладки. Результати дослідження показали, що тривалість часу карбонізації може поліпшити щільність осадження товстої алмазної плівки, адгезія алмазної плівки також збільшилася. Електричний опір філамента після карбонізації може бути використаний як критерій для визначення того, чи є він повністю карбонізованим чи ні.

Ключові слова: хімічне осадження з парової фаза, філамент, товста алмазна плівка, карбонізація, SEM, щільність зародкоутворення алмазу.

 

УДК 621.923:621.891

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

Процес абразивної обробки як фрикційна взаємодія: фактор наявності шламу на ріжучій поверхні алмазних кругів (стор. 79-86)

Показано особливості частинок шламу, що виникає при шліфуванні інструментальних матеріалів алмазними кругами. Наведено їх елементний склад і показано у яких випадках це відповідає або не відповідає матеріалу, що піддається шліфуванню. Досліджено, де саме частинки шламу затримуються на різальній поверхні круга: на зв’язці чи на зернах.

Ключові слова: абразивна обробка, фрикційна взаємодія, ріжуча поверхня круга, алмазні круги, шлам, зв’язка круга, алмазні зерна.

 

УДК 621.941

Л. М. Девін^1, *, М. Е. Стахнів¹, М. П. Мазур^2
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Хмельницький національний університет, м. Хмельницький, Україна
*ldevin@ism.kiev.ua

Аналіз термобаричних контактних явищ і розрахунок температурних полів при чистовому обточуванні титанового сплаву ВТ1-0 різцем з алмазно-твердосплавною пластиною (стор. 87-98)

Виконано аналіз контактних явищ і температурних полів та встановлено закономірності зміни температури в залежності від швидкості різання при чистовому обточуванні титанового сплаву ВТ1-0 різцем з алмазно-твердосплавною пластиною. Нові розрахунково-експериментальні дані про температуру різання дозволили обґрунтовано призначити режими різання, що обмежуються температурою до 700 °С.

Ключові слова: обточування, титановий сплав, алмазно-твердосплавна пластина, температура різання, сила різання.