УДК 534.631: 539.32: 539.42: 658.562

Л. М. Девін^1,*, Т. О. Пріхна^1,**, П. П. Барвіцький¹, С. В. Ричев¹, М. В. Карпець^{1, 2}, В. Є. Мощіль¹, М. О. Цисар¹, С. С. Пономарьов³, О. В. Присяжна¹, А. С. Локаткіна^1
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, м. Київ, Україна
³Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАН України, м. Київ, Україна
*ldevin@ism.kiev.ua
**prikhna@ukr.net

Фізико-механічні характеристики ударостійкої кераміки при статичному та динамічному навантаженні (стор. 3-20)

Наведено характеристики структури та результати комплексного дослідження ультразвуковими, статичними і динамічними методами механічних властивостей зразків B₄C і AlB₁₂ кераміки, а також композитів, одержаних із сумішей B₄C + 5–25 % (за масою) SiC і AlB₁₂ + 10–20 % (за масою) TiC, виготовлених методом гарячого пресування при 30 МПа в діапазоні температур 1950–2200 °С. Рівень досягнутих механічних характеристик робить перспективним використання розроблених композиційних матеріалів у елементах бронезахисту та інших виробах, що зазнають значних динамічних навантажень. Показано, що для визначення міцності при динамічному навантаженні можна використовувати дискові зразки з крихких матеріалів діаметром 5–15 мм. Для дослідження виготовлених керамічних матеріалів використовували методики, розроблені в Інституті надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України.

Ключові слова: методика визначення пружних характеристик, швидкість звуку, механічні характеристики, статичні та динамічні методи, ударостійкі матеріали, тугоплавкі бориди і карбіди, рентгенофазовий аналіз, структурний аналіз, метод Рітвельда, растрова скануюча електронна мікроскопія.

 

УДК 621.762.5:661.657.5

Peicheng Mo^1,2,3, *, Chao Chen^1,2,3, Chuan Chen⁴, Yi Wu⁴, Jiarong Chen^1,2,3, Feng Lin^1,2,3
1China Non Ferrous Metal (Guilin) Geology and Mining Co, Ltd, Guilin, Guangxi, P. R. China
²Guangxi Key Laboratory of Superhard Material, Guilin, Guangxi, P. R. China
³National Engineering Research Center for Special Mineral Material, Guilin, Guangxi, P. R. China
⁴Guilin University of Technology, Material Science and Engineering School, Jiangan Road, Guilin, P. R. China
*2393707540@qq.com

Вплив температури на спікання ПКНБ з добавками Ti–Si₃N₄–AlN–Y₂O₃ (стор. 21-31)

За допомогою дифракції рентгенівських променів, польової скануючої електронної мікроскопії та універсальної механічної випробувальної машини досліджено вплив різної температури спікання на склад, мікроструктуру, пористість та механічні властивості полікристалічного кубічного нітриду бору (ПКНБ), отриманого при високій температурі та надвисокому тиску. Показано, що основними фазами були cBN, α-Si₃N₄, β-Si₃N₄, TiN і TiB₂. Зерна КНБ з’єднуються між собою продуктом реакції. Зі збільшенням температури спікання твердість зразка збільшується, а його міцність на згин спочатку збільшується, а потім зменшується. Коли температура спікання становила 1600 °C, ПКНБ показав найкращі комплексні характеристики, твердість та міцність на згин становили 32,2 ГПа та 1022,5 МПа відповідно.

Ключові слова: ПКНБ, висока температура-надвисокий тиск, механічні властивості; зв’язуючий агент.

 

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, В. А. Чишкала⁴, М. О. Кузін^5
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
⁴Харківський національний університет ім. В. Н. Каразіна, м. Харків, Україна
⁵Львівська філія Дніпровського національного університету залізничного транспорту ім. акад. В. Лазаряна, м. Львів, Україна
*vlad.me4nik@ukr.net
**vasylkolod56@gmail.com

Вплив CrB₂ на мікроструктуру, властивості і зносостійкість спеченого композита та алмазоутримання в матриці Fe–Cu–Ni–Sn (стор. 32-51)

Методом порошкової металургії досліджено вплив добавки CrB₂ (в інтервалі від 0 до 8 % (за масою)) на формування структури перехідної зони алмаз–матриця і матеріалу матриці, мікротвердість, модуль пружності, закріпленість алмазних зерен в матеріалі матриці Fe–Cu–Ni–Sn та зносостійкість спечених композиційних алмазовмісних матеріалів (КАМ). Мікромеханічні і трибологічні випробування проводили на зразках композитів діаметром 10 мм і товщиною 5 мм. Встановлено, що структура перехідної зони суттєво залежить від вмісту CrB₂ у складі композита і має іншу природу, ніж структура матеріалу матриці. Структура перехідної зони КАМ на основі матриці 51Fe–32Cu–9Ni–8Sn складається з фаз Cu, a-Fe і Ni₃Sn з графітовими включеннями, а з добавкою CrB₂ – з фази a-Fe і карбідних прошарків Fe₃C, Cr₇C₃, Cr₃C₂ без графітових включень.

Показано, що твердість і модуль пружності матеріалу матриці спечених композитів лінійно зростають зі збільшенням концентрації CrB₂ в їх складі, а швидкість зносу зменшується. Додавання 2 % (за масою) CrB₂ до складу композита 51Fe–32Cu–9Ni–8Sn привело до підвищення твердості від 4,475 до 7,896 ГПа і модуля пружності від 86,6 до 107,5 ГПа та зменшення швидкість зносу від 21,61×10^-6 до 10,04×10^-6 мм³ Н^-1 м^-1. Механізм підвищення механічних властивостей і зносостійкості зразків КАМ, що містять у складі добавку CrB₂, полягає в здрібненні матричних фаз заліза і міді з 5-40 до 2-10 мкм і в зв’язуванні вуглецю, що виділяється при графітизації алмазних зерен, в нанорозмірні карбіди Fe₃C, Cr₇C₃, Cr₃C₂. Це, в свою чергу, підвищує здатність матеріалу матриці утримувати алмазні зерна від їх випадіння в процесі роботи КАМ. Низькі значення механічних і трибологічних властивостей вихідного (51Fe–32Cu–9Ni–8Sn) композита пояснюються крупнозернистою структурою та формуванням в перехідній зоні алмаз–матриця графітових включень, що спричиняє передчасне її руйнування та випадіння алмазних зерен з матриці КАМ.

Ключові слова: композит, перехідна зона алмаз–матриця, склад, концентрація, структура, твердість, модуль пружності, швидкість зносу.

 

УДК 621.36

О. Я. Пак*, Т. Ю. Якiч, А. I. Кокорiна, Є. Б. Акiмова
Національний дослідницький Томський політехнічний університет, м. Томськ, Росія
*ayapak@tpu.ru

Отримання кристалічних фаз карбіду вольфраму впливом атмосферної електродугової плазми на оксид вольфраму (стор. 52-60)

Показана можливість отримання порошків на основі карбідів вольфраму в атмосферній електродуговій плазмі за умовою використання в якості вихідного джерела вольфраму його оксиду. Встановлено залежність фазового складу продукту безвакуумного дугового синтезу від кількості підведеної енергії. Карбід вольфраму представлений як частинками з розмірами порядку десятків мікрометрів, так і частинками нанорозмірного діапазону з максимумом розподілу від 5 до 15 нм.

Ключові слова: карбід вольфраму, електродугова плазма, енергія дугового розряду, атмосферна плазма, безвакуумний метод.

 

УДК 620.178:621.793.1

В. Ф. Горбань^1, *, А. О. Андреєв², В. О. Столбовой², С. О. Фірстов¹, В. К. Школьний^1
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

Високотемпературна твердість багатошарових вакуумно-дугових покриттів метал–нітрид металу (стор. 61-66)

Визначено вплив температури на твердість товстих (до 100 мкм) багатошарових покриттів метал–нітрид металу. Показано, що характер зміни твердості від температури індивідуальний для кожного з випробуваних багатошарових покриттів. Твердість композиційних багатошарових покриттів у значній мірі залежить від співвідношення в покритті кожної складової. Для композиційного багатошарового покриття метал–нітрид металу на основі самого тугоплавкого металу молібдену зі співвідношенням складових ~ 60/40 твердість за кімнатної температури і навантаження 1 кг досягає значень 22 ГПа, а за 900 °С – 5,0 ГПа.

Ключові слова: багатошарові покриття, температура, твердість, модуль Юнга.

 

УДК 544.723.5

А. П. Карманов¹, В. Ю. Долматов^2,*, Л. С. Кочева³, Н. Г. Рачкова¹, Н. І. Богданович⁴, Н. С. Алмазова^2
1Інститут біології Комі наукового центру Уральського відділення Російської академії наук, м. Сиктивкар, Росія
²Федеральне державне унітарне підприємство “Спеціальне конструкторсько-технологічне бюро “Технолог”, м. Санкт-Петербург, Росія
³Інститут геології Комі наукового центру Уральського відділення Російської академії наук, м. Сиктивкар, Росія
⁴Північний (Арктичний) федеральний університет ім. М.В. Ломоносова, м. Архангельськ, Росія
*diamondcentre@mail.ru

Детонаційні наноалмази як адсорбенти урану і торію (стор. 67-79)

Досліджено сорбційні властивості вуглецевих наноматеріалів із різним вмістом фракції детонаційних наноалмазів щодо радіонуклідів ²³⁸U і ²³²Th. Встановлено показники адсорбції-десорбції U і Th у водних середовищах. Визначено кореляційні співвідношення між показниками поверхневої структури зразків і їхньою сорбційною здатністю. Встановлено, що найбільш високими показниками незворотної адсорбції U і Th характеризується сорбційний матеріал з максимально високим вмістом детонаційних наноалмазів.

Ключові слова: детонаційні наноалмази, адсорбція, радіонукліди, уран, торій, поверхнево-пористі властивості, ІЧ-спектри.

 

УДК 620.793.8:669.721.5:620.193

Jie Chen¹, Hui Song^2,*, Guang Liu¹, Ziyun Zheng¹, Jiayun Tang¹, Lang Cui^1
1Inner Mongolia Metallic Materials Research Institute, Ningbo, P. R. China
²Key Laboratory of Marine Materials and Related Technologies, Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences, Ningbo, P. R. China
*songhui@nimte.ac.cn

Поліпшення зносостійкості і корозійних властивостей магнієвого сплаву за рахунок нанесення нанопокриття WC–17Co методом холодного напилення (стор. 80-90)

Досліджено підвищення зносостійкості та корозійної стійкості магнієвих сплавів за допомогою процесів нанесення покриттів для їх застосування для зниження ваги компонентів машинобудування. Нанопокриття WC–17Co наносили холодним напиленням на комерційний магнієвий сплав AZ80 з різними швидкостями переміщення розпилювача. Покриття WC–17Co мало надзвичайно щільну структуру і добре зв’язувалося з підкладкою з магнієвого сплаву, коли обрана швидкість переміщення розпилювача становила 80 і 40 мм/с. Покриття, яке готували зі швидкістю нанесення 40 мм/с (C40), мало найвищі мікротвердість і в’язкість руйнування. Випробування на знос за схемою кулька–диск показало, що покриття WC–17Co може значно покращити зносостійкість магнієвого сплаву. Швидкість зносу покриття C40 становила 8,2×10^–7 мм³/(Н×м), тоді як сплав магнію демонструє найвищу швидкість зносу 6,8×10^–4 мм³/(Н×м). Покриття WC–17Co зменшує щільність корозійного струму магнієвого сплаву, найкращу корозійну стійкість мало також покриття С40.

Ключові слова: холодне напилення, магнієвий сплав, знос, корозія, WC–17Co.

 

УДК 621.919

С. Є. Шейкін^1, *, О. В. Грушко², В. В. Мельниченко¹, С. Ф. Студенець¹, І. Ю. Ростоцький¹, Д. В. Єфросінін¹, Я. В. Мельниченко^1
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Вінницький національний технічний університет, м. Вінниця, Україна
*sheykin2003@ukr.net

Про контактну взаємодію твердосплавних деформуючих протяжок із заготовкою при формоутворенні пазів в отворах трубчастих виробів (стор. 91-101)

Досліджено зону контактної взаємодії інструменту із заготовкою при формоутворенні поздовжніх пазів на внутрішній циліндричній поверхні трубчастих деталей. Встановлено, що на виникнення схоплювання при формоутворенні пазів найбільш впливає ступінь пластичної деформації оброблюваного матеріалу. Розрахунком МСЕ встановлено рівень максимальних контактних напружень в зоні взаємодії інструменту з оброблюваним виробом в діапазоні від 5σ_0,2 (3,15 ГПа) до 10,8σ_0,2 (6,5 ГПа).

Ключові слова: технологічне мастило, деформуюче протягування, твердосплавна деформуюча протяжка, схоплювання, контактний тиск.