УДК 549.21:539.4.015

С. М. Дуб^1, *, А. С. Ніколенко², П. М. Литвин², С. О. Івахненко¹, В. В. Стрельчук², О. М. Супрун¹, В. В. Лисаковський¹, І. М. Даниленко^2
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАН України, м. Київ, Україна
*lz@ism.kiev.ua

Зсувна металізація на гранях (001) і (111) алмазу під час випробування на твердість

Вперше досліджено зсувну металізацію на грані (001) монокристалів алмазу типів Ib, IIа і IIb при випробуваннях на твердість. Дослідження було проведено інденторами Віккерса і Берковича на монокристалах алмазу, вирощених методом температурного градієнту. В раманівських спектрах для відбитків на грані (001) алмазу виявлено складної форми інтенсивну фотолюмінесценцію, що ускладнює ідентифікацію фононних смуг sp²-фази вуглецю. Достовірно виявити sp²-фазу вуглецю у відбитках на грані (001) вдалося тільки для алмазу типу IIb в разі застосування індентора Берковича. Встановлено, що для алмазу типу IIb графітизація при випробуваннях на твердість на грані (001) є значно слабкішою у порівнянні з граню (111). Зареєстрований сигнал фотолюмінесценції з максимумом ~ 510 нм може бути свідченням формування змішаної sp²/sp³-фази аморфного вуглецю на початковому етапі графітизації у відбитках на грані (001) алмазу.

Ключові слова: алмаз, твердість, перехід Мотта, металізація алмазу, раманівська спектроскопія.

 

УДК 666.798.3:621.762.5

Zeynep Aygüzer Yaşar¹, Richard A. Haber^2,*
¹Present Address: Department of Metallurgical and Materials Engineering, Hitit University, Corum, Turkey
²Department of Material Science and Engineering, Rutgers, The State University of New Jersey, Piscataway, USA
*rich.haber@rutgers.edu

Вплив температури спікання та прикладеного тиску на властивості композитів з карбіду бору та карбіду кремнію

Для одержання композитів з карбіду кремнію високої щільності використовували метод іскрового плазмового спікання. Суміші 50B₄C–1,5C–48,5SiC (% (за масою)) спікали за різної (1800, 1850, 1900, 1950 °C) температури та тиску 50 МПа і за різного (20, 30, 40 і 50 МПа) тиску та постійної температури 1950 °C. Композити з карбіду бору–карбіду кремнію досягли повної (> 99 %) щільності за температури 1950 °C та тиску 50 МПа. Визначали характеристики зразки за допомогою SEM, XRD та ультразвукового аналізу. Оцінювали також щільність, твердість за Віккерсом і Берковичем та в’язкість руйнування. Ультразвуковий аналіз показав, що збільшення температури спікання та прикладеного тиску збільшують модулі пружності, зсуву та всебічного стиску композитів. Зразки, ущільнені за температури 1950 °С та тиску 50 МПа, мали модулі пружності – 409 ГПа, зсуву – 176 ГПа і всебічного стиску – 203 ГПа. Зі збільшенням температури і тиску спікання твердість і в’язкість руйнування композитів також зростали. Значення твердості за Віккерсом різко зросли з 17,55 ГПа (1800 °С) до 30,78 ГПа (1950 °С) зі збільшенням температури спікання. Найвище (37,37 ГПа) значення твердості за Берковичем було отримано у зразку, спеченому за температури 1950 °С та тиску 50 МПа. Проте найвище розрахункове значення в’язкості руйнування дорівнювало 2,64 МПа×м^1/2.

Ключові слова: карбід кремнію, карбід бору, іскрове плазмове спікання, механічні властивості, мікроструктура.

 

УДК 621.762.4

В. В. Івженко^1,*, Е. С. Геворкян², Т. О. Косенчук^1
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків, Україна
*ivv@ism.kiev.ua

Спікання та властивості матеріалів на основі карбідів кремнію, бору і титана, отриманих методом електроіскрового спікання

Досліджено особливості електроіскрового спікання матеріалів на основі карбіду кремнію з добавками карбідів бору і титану. Домішка карбіду титану активує процес ущільнення карбіду кремнію і дезактивує процес ущільнення суміші карбідів кремнію та бору на начальній стадії спікання. Вивчено структуру і фізико-механічні властивості матеріалів систем SiC–В₄С–(0–15 % (за масою))ТiС. Карбід титану гальмує ріст зерна карбіду кремнію приблизно в 3 рази, що збільшує тріщиностійкість карбіду кремнію з домішками карбідів бору і титану на 40–45 %. Отримано матеріал з тріщиностійкістю 6,3 МПа·м^1/2 та підвищеною зносостійкістю.

Ключові слова: карбід кремнію, карбід бору, карбід титану, електроіскрове спікання, температура, ущільнення, структура, пористість, тріщиностійкість, зносостійкість.

 

УДК 666.798.2:621.762.4:621.9.025.7

Bin Fang*, Zhonghang Yuan, Liying Gao, Depeng Li, Yuanbin Zhang

School of Mechanical & Automotive Engineering, Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences), Jinan, China
*fb@qlu.edu.cn

Мікроструктура та механічні властивості металокерамічних інструментальних матеріалів на основі (Ti,W)C, армованих c-BN

Досліджено вплив додавання c-BN на мікроструктуру та механічні властивості металокерамічних інструментальних матеріалів на основі (Ti,W)C, виготовлених гарячим пресуванням. З додаванням c-BN режим руйнування композита перетворюється з міжзеренного на трансгранулярний. Основним механізмом зміцнення є перекриття частинок, відхилення та роздвоєння тріщин, які покращують в’язкість руйнування матеріалу металокерамічного інструменту. Правильне додавання c-BN може покращити механічні властивості композитів. Коли вміст c-BN становить 1,5 % (за масою), металокерамічні інструментальні матеріали на основі (Ti,W)С досягають оптимальних комплексних механічних властивостей. Твердість, границя міцності під час згинання та в’язкість руйнування складають 19,78 ГПа, 987 МПа і 9,44 МПа·м^1/2 відповідно.

Ключові слова: c-BN, карбід, гаряче пресування, механічні властивості, мікроструктура.

 

УДК 620.22-621.921.34

Б. Т. Ратов¹, В. А. Мечник^2,*, М. О. Бондаренко², В. М. Колодніцький^2,**, М. О. Кузін³, Е. С. Геворкян⁴, В. А. Чишкала^5
1НАО “Казахський національний дослідницький технічний університет ім. К. І. Сатпаєва”, м. Алмати, Казахстан
²Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
³Львівська філія Дніпровського національного університету залізничного транспорту ім. акад. В. Лазаряна, м. Львів, Україна
⁴Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків, Україна
⁵Харківський національний університет ім. В. Н. Каразіна, м. Харків, Україна
*vlad.me4nik@ukr.net
**vasylkolod56@gmail.com

Вплив добавки VN на структуру і характеристики міцності алмазовмісних композитів на основі матриці Fe‒Cu–Ni–Sn, сформованих методом холодного пресування з подальшим вакуумним гарячим пресуванням

Методом холодного пресування з подальшим вакуумним гарячим пресуванням розроблено зразки композиційних алмазовмісних матеріалів діаметром 10 мм і товщиною 8 мм на основі матриці 51Fe–32Cu–9Ni–8Sn (% (за масою)) з різним (від 0 до 10 %) вмістом нітриду ванадію, фізико-механічні властивості яких залежать від складу металевої матриці. Встановлено оптимальну (C_VN = 4 %) концентрацію нітриду ванадію в матриці композитів, спечених в інтервалі температур 20‒1000 °С за тиску 30 МПа впродовж 5 хв, за якої показники фізико-механічних властивостей композитів (R_bm = 1110 МПа і R_cm = 1410 МПа) є найбільш високими внаслідок дисперсійного механізму зміцнення і модифікації структури (зменшення середнього розміру зерна, зникнення пор, утворення кластерів фази інгібітора на міжфазних границях) та фазового складу композитів. Окрім цього, всі спечені зразки, що містять у складі шихти добавки порошку VN, характеризуються більш рівномірним розподілом фаз та більш дисперсною структурою порівняно зі зразком, що не містить у складі добавки порошку VN. Показано, що структура композитів, що містять у складі добавку VN складається з твердого розчину азоту і ванадію в α-залізі і суміші фаз Fe, Cu, Ni, Sn, первинних і вторинних дисперсних фаз нітриду ванадію.

Ключові слова: композит, залізо, мідь, нікель, олово, склад, нітрид ванадію, концентрація, вакуумне гаряче пресування, структура, властивості.

 

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 структури оброблюваного матеріалу на показники полірування оптичних поверхонь

В результаті дослідження закономірностей впливу структури оброблюваного матеріалу на продуктивність полірування і шорсткість полірованих поверхонь оптичних деталей і елементів зі скла, ситалів, оптичних та напівпровідникових кристалів встановлено, що продуктивність зняття оброблюваного матеріалу лінійно зростає у разі  збільшення розміру частинок шламу. Показано, що коефіцієнт об’ємного зносу у разі  збільшення енергії перенесення суттєво зменшується під час полірування оптичних та напівпровідникових кристалів і незначно спадає під час полірування оптичного скла і ситалів. Показано, що параметри шорсткості полірованих поверхонь лінійно зростають у разі збільшення відстані між шарами молекулярних фрагментів або міжплощинних відстаней в оброблюваному матеріалі. Встановлено, що відношення η/Ra не залежить від відстані між шарами молекулярних фрагментів в аморфних матеріалах і лінійно зростає у разі збільшення міжплощинної відстані в кристалах.

Ключові слова: полірування, структура, продуктивність полірування, шорсткість поверхні.

 

УДК 621.923

В. І. Лавріненко^1, *, О. О. Пасічний¹, В. Г. Полторацький¹, В. Ю. Солод^2, **, В. Л. Доброскок^3, ***, Є. В. Островерх^3
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Дніпровський державний технічний університет МОН України, м. Кам’янське, Україна
³Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут” МОН України, м. Харків, Україна
*lavrinenko@ism.kiev.ua
**v_solod@ukr.net
***vldob314@gmail.com

Особливості зв’язку між параметрами шорсткості обробленої поверхні за умови шліфування кругами із суміші шліфпорошків НТМ з модифікованою поверхнею зерен

Досліджено особливості зв’язку між основними висотними параметрами шорсткості Rmax і Ra, між кроковим Sm і висотним параметром Ra під час торцевого шліфування кругами з надтвердих матеріалів, а також умови, за якими відбувається відхилення від усталених співвідношень Rmax і Ra та Sm і Ra. Показано, що на співвідношення Rmax і Ra зміна зернового складу робочого шару кругу майже не впливає, а співвідношення Sm і Ra є залежним від наявності в робочому шарі суміші зерен НТМ чи від модифікації їхньої поверхні. Виявлено, що за стандартних умов середній крок нерівностей Sm зростає зі збільшенням параметра Ra в усіх досліджених випадках. Наведено умови примусового впливу на ріжучий шар кругу для зменшення кроку нерівностей Sm зі збільшенням параметра Ra.

Ключові слова: шорсткість поверхні, параметри шорсткості, шліфпорошки надтвердих матеріалів, модифікована поверхня зерен.

 

УДК 546.22/.27:620.193:666.3-135

В. Л. Соложенко
LSPM–CNRS, Université Sorbonne Paris Nord, Villetaneuse, France
*vladimir.solozhenko@univ-paris13.fr

Стійкість до окиснення твердих халькогенідів бору B₆X та B₁₂X (X = S, Se)

Стійкість до окиснення нових халькогенідів бору, орторомбічних В₆Х та ромбоедричних В₁₂Х (X = S, Se), досліджували за допомогою термічного аналізу (TG-MS). Встановлено, що на повітрі сульфіди бору залишаються стабільними до ~ 580 °C, тоді як селеніди бору починають окиснюватися вже за температури ~ 550 °C.

Ключові слова: халькогеніди бору, стійкість до окислення, термічний аналіз.

 

УДК 548.736.15:531.748

П. М. Литвин¹, В. В. Стрельчук¹, С. О. Івахненко², А. С. Ніколенко¹, Т. В. Коваленко^2,*
¹Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова, НАН України, м. Київ, Україна
²Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля, НАН України, м. Київ, Україна
*tetiana.v.kovalenko@gmail.com

Використання цифрової мікро-фотограмметрії для аналізу морфології вирощених монокристалів HPHT-алмазу

Розглянуто можливість використання цифрової мікро-фото-грамметрії для аналізу та моделювання габітусу і секторіальної будови монокристалів алмазу з розміром до 20 мм, що було отримано за високих тисків та температур (HPHT-кристали алмазу). Показано перспективність такого методу для розробки карт розкрою для вирізання односекторних зразків та подальшого їх використання.

Ключові слова: фотограмметрія на близьких відстанях, монокристали алмазу, секторіальна структура, морфологія.