УДК 669.017.3

Г. С. Олєйник^1, *, А В. Котко¹, М. І. Даниленко¹, П. М. Силенко¹, Ю. М. Солонін¹, О. Ф. Пилипчук¹, А. І. Даниленко¹, Т. І. Томіла¹, О. О. Бочечка^2, **, О. І. Чернієнко², О. В. Кущ^2
1Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, м. Київ, Україна
²Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля  НАН України, м. Київ, Україна
*oleynik@ipms.kiev.ua
**bochechka@ism.kiev.ua

Структурні перетворення в карбооксинітриді бору під час синтезу та спікання за високого тиску та високої температури (стор. 3-14)

Наведено результати електронно-мікроскопічного дослідження структуроутворення карбооксинітриду бору (BNCO) під час його синтезу на основі вихідних оксиду бору і меламіну в вигляді порошку та покриття на моно-кристальних частинках алмазу. Структурні дослідження проводили методами просвічувальної електронної мікроскопії, в тому числі й високої роздільної здатності в поєднанні з елементним мікроаналізом. Встановлено, що під час синтезу монофазного порошку в інтервалі Т = 700–1200 °С основною складовою є турбостратний BNCO різного ступеня упорядкованості. За температури 1200 °С формування упорядкованої форми відбувається з утворенням в частинках включень розмірами до 100 нм у вигляді нанотрубок, оніонів і призм. Осадження ВNCO на частинках алмазу є монолітними і мають суцільні межі сполучення з алмазом. Під час спікання (р = 7,7 ГПа, Т = 1700 °С) монофазного ВNCO і в композиції з алмазом (як частинок з покриттям, так і в вигляді порошку) відбувається утворення сфалеритної фази із залишком графітоподібної. Тільки у разі використання порошків алмазу зернистості 0,1/0 основною складовою в спечених зразках є сфалеритна фаза.

Ключові слова: карбооксинітрид бору, порошок, алмаз, частинка, турбостратний, спікання.

 

УДК 620.22-621.921.34

В. А. Мечник^1, *, М. О. Бондаренко¹, Т. О. Пріхна¹, В. М. Колодніцький^1, **, В. Є. Мощіль¹, В. В. Стрельчук², А. С. Ніколенко², Е. С. Геворкян³, В. А. Чишкала^4
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАН України, м. Київ, Україна
³Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків, Україна
⁴Харківський національний університет ім. В. Н. Каразіна,
м. Харків, Україна
*vlad.me4nik@ukr.net
**vasylkolod56@gmail.com

Фазоутворення та фізико-механічні властивості композитів Fe‒Cu–Ni‒Sn–VN, спечених вакуумним гарячим пресуванням для алмазних каменеобробних інструментів (стор. 15-27)

Досліджено вплив концентрації добавки нітриду ванадію (в інтервалі від 0 до 10 % (за масою)) на фазоутворення, твердість і в’язкість руйнування композиційних алмазовмісних матеріалів на основі 51Fe–32Cu–9Ni–8Sn-матриці, сформованих методом холодного пресування з подальшим вакуумним гарячим пресуванням. Встановлено, що додавання 10 % нітриду ванадію до складу композита 51Fe–32Cu–9Ni–8Sn супроводжується підвищення твердості з 3,86 до 8,58 ГПа при незначному зменшенні в’язкості руйнування з 5,55 до 4,76 МПа∙м^1/2. Залежність твердості від концентрації нітриду ванадію H (C_VN) має дві характерні області, які відрізняються кутом нахилу. В інтервалі 0 < C_VN < 4 % твердість зростає незначно (від 3,86 до 5,26 ГПа), а за C_VN > 4 % значно зростає твердість та зменшується розмір зерен. Показано, що зазначені показники змінюються внаслідок дисперсійного механізму зміцнення і модифікації структури (зменшення середнього розміру матричних фаз, утворення нових фаз (Fe₃Ni)_0,5, Cu₃Fe₁₇, виділення первинних і вторинних фаз нітриду ванадію) та фазового складу композитів.

Ключові слова: композит, залізо, мідь, нікель, олово, нітрид ванадію, склад, концентрація, вакуумне гаряче пресування, структура, твердість, в’язкість руйнування.

 

УДК 666.539.3/6 (045)

А. Г. Довгаль*, В. В. Варюхно, Л. Б. Приймак
Національний авіаційний університет, м. Київ, Україна
*kalibr201@ukr.net

Вплив структуроутворення композитів системи Al₂O₃–C з різними вмістом графіту на їхні механічні властивості (стор. 28-34)

Досліджено вплив складу і активаційних домішок на структуру композита системи Al₂O₃–C. Вивчено пористість та морфологічні особливості структури. Досліджено такі фізико-механічні властивості отриманих зразків, як міцність на згинання та твердість. Встановлено оптимальні значення цих характеристик відносно складу та технологічних режимів отримання.

Ключові слова: алунд, графіт, корунд, міцність, твердість, густина, пористість.

 

УДК 621.763

С. В. Литовченко¹, Е. С. Геворкян^2, *, В. П. Нерубацький², В. О. Чишкала¹, Л. В. Волошина^2
1Харківський національний університет ім. В. Н. Каразіна, м. Харків, Україна
²Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків, Україна
*edsgev@gmail.com

Дослідження закономірностей формування та структуроутворення компактованих і багатокомпонентних силіцидних композитів (стор. 35-52)

Розроблено технології отримання в лабораторних умовах карбідних і багатоелементних порошків з брухту твердих сплавів і вольфрамового ангідриду для подальшого використання при формуванні евтектичних покриттів. Визначено температурно-часові параметри процесу отримання порошків необхідного хімічного складу. Встановлено, що у разі введення в ці порошки добавок бору і кремнію в кількостях, які відповідають евтектичним складам, можливе одержання композицій з температурою плавлення, що регулюється в інтервалі 1000–1200 °С. Виготовлено шлікерні суміші на основі порошків складів Ni–Si–B і Ni–Cr–Si–B з армуючими добавками промислових і лабораторно синтезованих тугоплавких силіцидів і карбідів. Отримано евтектичні покриття з мікротвердістю твердої складової 18–26 ГПа і пластичної матриці 11–15 ГПа шляхом оплавлення шлікерних сумішей на сталевих і молібденових підкладках. Порівняння структурних характеристик і властивостей покриттів показали, що високошвидкісне формування покриттів оплавленням дає змогу отримати захисний шар необхідної товщини і запобігає надмірному окрихчуванню основи внаслідок утворення боридних фаз. Встановлено, що добавки дисиліциду молібдену у кількості до 50 % (за масою) підвищують однорідність покриття без зниження його твердості. Покриття характеризується високою корозійною стійкістю до температури ~ 1000 °С.

Ключові слова: силіцидні композити, консолідація, теплопровідність, багатоелементні порошки, армуючі добавки, шлікерні суміші, евтектичні покриття.

 

УДК 675.92.026.79:621.921.34:541.124.7

Qiquan Li¹, Qi Zhang¹, Baoyan Liang¹, Wangxi Zhang¹, Li Yang^2, *
¹Materials and Chemical Engineering School, Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou, P.R. China
²Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming, P.R. China
*357827404@qq.com

Нанесення покриття на поверхню алмазних частинок метод реакції теплового вибуху (стор. 53-60)

З використанням суміші Mn–Al–B як сировини за допомогою технології синтезу тепловим вибухом на поверхні алмазу отримано багатоелементне композитне покриття на основі Mn₂AlB₂. Досліджено вплив різного вмісту Al на фазовий склад і мікроструктуру зв’язки і покриття. Для аналізу фазового складу та морфології зразків, одержаних за допомогою теплового вибуху, використано дифракцію рентгенівських променів, скануючу електронну мікроскопію та енергодисперсійну спектроскопію. Показано, що компакти Mn–Al–B–алмаз в результаті реакції під час теплового вибуху перетворюються на пористі сипучі блоки. Зв’язки, отримані після поділу, в основному складалися з Mn₂AlB₂. Також було отримано інші побічні продукти, такі як Al, MnB, MnB₂, Al₇₈Mn₂₃, Al₈Mn₅ і Mn₂AlC. Покриття добре покриває поверхню алмазу, а його структура складалася з нано- і мікрозерен.

Ключові слова: покриття, алмаз, реакція теплового вибуху.

 

УДК 621.791.927.55

C. С. Самотугін^1, *, В. І. Лавріненко^2, **, Ю. С. Самотугіна¹, І. І. Пірч¹, О. О. Безумова^1
1ДВНЗ “Приазовський державний технічний університет” МОН України, Маріуполь, Україна
²Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*zaplazmu@gmail.com
**lavrinenko@ism.kiev.ua

Технологічні засади плазмового наноструктурування інструментальних композитів для інструментів із поверхнею складної форми (стор. 61-72)

На підставі досліджень структури та властивостей інструментальних сталей (Р6М5, Х12М) і твердого сплаву ВК8 на прикладі різьбоутворюючого інструменту (різці, гребінки, ролики) встановлено можливості отримання нанокристалічної структури модифікованої зони під час поверхневої обробки висококонцентрованим плазмовим струменем. Утворення нанодисперсних часток мартенситу (в сталях) і карбідів (в сталях і твердих сплавах) зумовлено підвищенням швидкості охолодження і реалізацією “бар’єрного” ефекту під час дисперсійного твердіння в умовах швидкісної кристалізації (обробка з мікрооплавленням) або швидкісного гартування (обробка без оплавлення). Досліджено вплив плазмової обробки на ріжучу поверхню шліфувальних кругів з НТМ на металевих зв’язках. Показано зміну елементного складу поверхні, наявність плівкового кисеньвмісного покриття на зв’язці і зернах НТМ та зміну твердості поверхні зв’язки.

Ключові слова: плазмове поверхневе модифікування, інструментальна сталь, твердий сплав, круги з НТМ, поверхня складної форми.

 

УДК 621.921.34:666.233.08374

Г. А. Петасюк*, Ю. В. Сирота**
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*petasyuk@ukr.net
**yatoris@gmail.com

Порівняльний аналіз формоподібності проекції зерен шліфпорошків синтетичного і природного технічного алмазу та їхньої однорідності за цією характеристикою (стор. 73-84)

Виконано огляд публікацій з порівняльного дослідження морфометричних характеристик, технологічних і фізичних властивостей порошків синтетичного і природного технічного алмазу. Проаналізовано прикладні та методичні аспекти проекції зерна алмазних порошків як найбільш прийнятного і доступного для оцінювання якості таких порошків виразника 3D їхньої форми. За результатами огляду акцентовано, що характеристики формоподібності проекції зерен таких порошків, методи ідентифікації форми проекції їхніх зерен становлять велику прикладну значимість для абразивної обробки. Виконано порівняльний аналіз формоподібності проекції зерен шліфпорошків синтетичного і природного технічного алмазу та їхньої однорідності за цією характеристикою як важливою ознакою якості. Подано результати визначення характеристик формоподібності, встановлено тенденцію їхньої зміни.

Ключові слова: алмаз синтетичний, алмаз природний, зерно, проекція, формоподібність, однорідність, ідентифікація, відносна похибка.

 

УДК 621.9.025.77:621.95:546.26

Jinyang Xu*, Linfeng Li, Tieyu Lin, Ming Chen
State Key Laboratory of Mechanical System and Vibration, School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, P.R. China
*xujinyang@sjtu.edu.cn

Оцінка інструменту з алмазним покриттям під час свердління високоміцних композитів із вуглепластику (стор. 85-96)

Високоміцні полімери, армовані вуглецевим волокном, (CFRP) є передовими надтвердими конструкційними матеріалами, які широко використовують в сучасній аерокосмічній промисловості, але погано піддаються механічній обробці. Ця стаття спрямована на вивчення ефективності спеціальних інструментів з алмазним покриттям щодо властивостей обробки високоміцних композитів CFRP. Досліджений зразок CFRP представляв собою різнонаправлений композитний ламінат на полімерній основі, виготовлений із високоміцних вуглецевих волокон T700 та епоксидної смоли FRD-YZR-03. Ефективність алмазного інструменту під час різання високоміцних CFRP була ретельно вивчена з точки зору реакції заготовки, стану дефектів поверхні та стану якості виробу, що розрізали. Результати свідчать, що геометрія інструменту суттєво впливає на характер різання композита, а ступінчасте свердло перевершує свічниковий інструмент завдяки ступінчастій геометричній формі, яка мінімізує жорстку контактну взаємодію з твердою композитною заготовкою CFRP під час процесу відокремлення стружки. Композит CFRP, ймовірно, спричиняє серйозні  дефекти поверхні через його надзвичайно високу міцність та модуль незважаючи на використання інструментів з алмазним покриттям. Більш того, добре продумана геометрична модифікація алмазного інструменту може значно покращити якість поверхні виробу з композита.

Ключові слова: високоміцні композити, інструменти з алмазним покриттям, оброблюваність, пошкодження від розшарування.

 

УДК 621.623

Ю. Д. Філатов
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
filatov@ism.kiev.ua

Зв’язок коефіцієнтів перенесення з енергією перенесення під час полірування неметалевих матеріалів (стор. 97-100)

В результаті дослідження механізму полірування неметалевих матеріалів за допомогою дисперсних систем з мікро- та наночастинок узагальнено закон про зміни відношення коефіцієнта об’ємного зносу до коефіцієнта температуропровідності оброблюваного матеріалу чи частинок полірувального порошку в залежності від їх енергії перенесення та питомої теплоємності.

Ключові слова: перенесення енергії, коефіцієнти перенесення, полірування.