УДК 548.5:546.26-162:62-987

Т. В. Коваленко*, В. Ю. Клочок, В. А. Бурченя, С. О. Івахненко, В. В. Лисаковський, О. О. Заневський, О. М. Супрун
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*tetiana.v.kovalenko@gmail.com

НРНТ-кристалізація алмазу на затравці під час використання розчинників вуглецю, сформованих за допомогою методів порошкової металургії (стор. 3-12)

Використано термобаричне формування сплавів-розчинників вуглецю за високих значень тиску (4–6 ГПа) та температури (1200–1300 °С) для вирощування структурно досконалих монокристалів алмазу в області термодинамічної стабільності. Показано, що формування зразків з мінімальними (від 2,49 до 4,50 %) значеннями пористості забезпечує стабільний розподіл елементів у ростовому об’ємі навіть за наявності великих розбіжностей у густині елементів. Для порівняння приведені результати експериментів по формуванню сплавів-розчинників поширеними на практиці методами порошкової металургії та прямого ізостатичного пресування з подальшим спіканням, а також методами гарячого пресування порошків. Показано, що зразки, отримані класичними методами, мають порівняно великі значення остаточної пористості і не можуть бути використанні в подальшому в якості сплавів-розчинників вуглецю під час направленого вирощування монокристалів алмазу за високих тиску і температури.

Ключові слова: алмаз, НРНТ-кристалізація, розчинники вуглецю, порошкова металургія.

 

УДК 620.22:621.315.612.8

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

Новий керамічний матеріал з градієнтною структурою, одержаний із екзотермічної суміші ZrO₂‒Al‒C в контакті з евтектичною сумішшю 68Al₂O₃–32ZO₂  в процесі вільного спікання  (стор. 13-20)

Досліджено мікроструктуру, хімічний склад і властивості керамічного гетерофазного матеріалу дисперснозміцненого типу на основі ZrС–Al₂O₃–ZrO₂ з градієнтним шаром товщиною до 100 мкм евтектичної структури (% (за масою)) на основі 68Al₂О₃‒32ZrO₂. Матеріал одержано з екзотермічної суміші ZrO₂‒Al‒С в контакті з евтектичною сумішшю 68Al₂О₃‒32ZrO₂ в процесі одночасного вільного спікання в середовищі аргону за температури 1700 °С впродовж 30 хв ізотермічної витримки. Показано, що введення невеликої кількості оксидів (MgO, TiO₂, Cr₂O₃, SiO₂, Fe₂O₃ та ін.) в екзотермічну і евтектичну суміші дозволило зменшити Т_евт з 1915 °С до технологічної температури 1700 °С з повним ущільненням екзотермічної суміші. За результатами хімічного аналізу основна структура включає дві рівноцінні матричні фази – ZrC і Al₂O₃, з дисперсними включеннями переважно в карбідній фазі. Структура градієнтного шару, що додатково легована оксидами металів, є квазіевтектичною, її хімічний склад відповідає хімічному складу вихідної евтектичної суміші – 68Al₂О₃‒32ZrO₂. Товщина і профіль шару градієнтної структури, отриманого в процесі спікання, залежить від товщини і профілю евтектичного порошкового шлікера, нанесеного на поверхню спресованого зразка з екзотермічної суміші. Границя основної і градієнтної структури є досконалою. Твердість матеріалу основної і градієнтної структури дорівнює відповідно 18,7 і 16,5 ГПа, а тріщиностійкість K_Iс відповідно 5,8 і 4,2 МПа м^0,5.

Ключові слова: керамічний матеріал, евтектика, градієнтна структура, Al₂O₃, ZrO₂, властивості.

 

УДК 621.921.34:621.793:546.76

Qingzhu Ge^1,*, Meng Yan², Yang Jiang¹, Yonghong Wang¹, Junwu Liu^1
1Department of Materials Science and Engineering, Hefei University of Technology, Hefei, P.R. China
²State Key Laboratory of Solidification Processing, Center of Advanced Lubrication and Seal Materials, Northwestern Polytechnical University, Xi’an, Shaanxi, P.R. China
*804806306@qq.com

Характеризація хромового покриття, отриманого методом розплавленої солі,на частинках алмазу мікронного масштабу  (стор. 21-34)

Досліджено вплив технологічних параметрів на структуру та морфологію хромового покриття, отриманого методом розплавленої солі на частинках алмазу мікронного масштабу, яке використовували для модифікації топографії їхньої поверхні. Характеристики покриття досліджували за допомогою сканувальної електронної мікроскопії, енергетичної дисперсної спектроскопії, рентгенівської дифракції, рентгенівської фотоелектронної спектроскопії та атомно-силового мікроскопа. Показано, що розплавлена сіль забезпечує високу швидкість осадження хрому на поверхні алмазу. Комплексне покриття утворюється, коли вміст хрому досягає 6 % (за масою) і час перебування в сольовій ванні перевищує 40 хв. Підвищення температури до 950 °С у разі застосування методу розплавленої солі знижує ймовірність появи тріщин на поверхні покриттів. За температури нагрівання 1050 °C можна виявити в покритті графіт. Додавання до сольової суміші 6–10 % (за масою) хрому та нагрівання до 950 °C дозволяє досягти інтегрованого покриття з міцним з’єднанням з поверхнею частинок алмазу. Товщина отриманого покриття становить від 312 до 826 нм.

Ключові слова: метод розплавлених солей, частинки алмазу, хромове покриття, міжповерхневе зчеплення, товщина покриття.

 

УДК 539.23:620

В. І. Іващенко, О. О. Онопрієнко*, П. Л. Скринський, О. К. Синельниченко, А. М. Ковальченко, О. І. Оліфан, О. К. Марчук
Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича, НАН України, м. Київ, Україна
*onopr@ipms.kiev.ua

Структура та механічні властивості наношаруватих плівок Ті–В/С (стор. 35-43)

Наношаруваті Ti–B/C плівки було отримано методом магнетронного на постійному струмі осадження за послідовного розпилення мішеней ТіВ₂ та графіту. Плівки осаджували на кремнієві пластини з орієнтацією (100), до яких прикладали негативний потенціал зміщення 50 В і які були попередньо нагріті до 400 °С. Робочі параметри для мішені ТіВ₂ були незмінними, а для графітової мішені струм розпилення змінювали в інтервалі 50–200 мА. Методами рентгенівської дифракції, рентгенівської фотоелектронної спектроскопії, вимірювання твердості та трибологічних тестів досліджено структуру, хімічні зв’язки, твердість за Кнупом та коефіцієнт тертя в залежності від струму І_С розпилення графітової мішені. В структурі плівок виявлено кристалічну фазу, яка відрізняється від ТіВ₂. Максимальну твердість було досягнуто в зразку, осадженому за І_С = 150 мА, а мінімальний коефіцієнт тертя – в зразку, осадженому за І_С = 200 мА.

Ключові слова: наношаруваті плівки, структура, твердість, тертя.

 

УДК 621.793.74

Д. В. Горох¹, О. В. Максакова¹, C. А. Клименко^2, *, С. В. Литовченко¹, В. М. Береснєв¹, О. В. Глухов^3
1Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, м. Харків, Україна
²Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
³Національний університет радіоелектроніки, м. Харків, Україна
*atmu@meta.ua

Вплив потенціалу зміщення і тиску робочого газу на властивості іонно-плазмового багатошарового покриття TiSiN/NbN (стор. 44-52)

Розглянуто фазовий склад, розподіл елементів, механічні властивості багатошарових покриттів TiSiN/NbN(TiN), отриманих методом вакуумно-дугового осадження. Досліджено вплив потенціалу зміщення на механічні та трибологічні характеристики покриттів, а також досліджено міцність зчеплення покриттів з підкладкою. Наведено результати рентгенівських досліджень покриттів та показано, що збільшення потенціалу зміщення в 2 рази призводить до збільшення всіх фазоструктурних параметрів складових покриттів – параметрів ґраток, розмірів кристалітів, рівнів мікродеформацій. Інтенсивність дифракційних піків TiN і NbN-δ вказує на наявність сильної текстури (200). Триботехнічні дослідження покриттів показали, що вони стиралися під час дряпання, але їх відшарування від підкладки не зафіксовано. Це означає, що покриття зношувалися за когезійним механізмом, що пов’язаний із пластичною деформацією та утворенням втомних тріщин в об’ємі покриття. Різним режимам формування покриття відповідають різні значення амплітуди акустичної емісії, яка має місце у зоні навантаження, в залежності від його умов.

Ключові слова: вакуумно-дугове напилення, багатошарові покриття, потенціал зміщення, твердість, адгезійна міцність.

 

УДК 621.941

М. Є. Стахнів, Л. М. Девін*, М. П. Беженар, Я. М. Романенко
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ
*ldevin350@gmail.com

Дослідження впливу швидкості різання на складові сили і температуру різання, шорсткість і хвилястість обробленої поверхні за чистового точіння загартованої сталі ХВГ різцями з PcBN (стор. 53-64)

Досліджено вплив швидкості різання за чистового точіння загартованої сталі ХВГ на складові сили і температуру різання, шорсткість і хвилястість обробленої поверхні. Чистове точіння здійснювали різцями з механічним кріпленням квадратних чотирьохгранних пластин з кубічного нітриду бору, виготовлених в апаратах високого тиску з порошків cBN та алюмінію. Матеріали пластин відрізнялись за фазовим складом, дисперсністю структури, фізико-механічними характеристиками. Встановлено, що зі збільшенням швидкості різання від 0,8 до 5,5 м/с температура вершини різця в зоні різання нелінійно збільшується від 650 до 1100 °С, а середні значення складових і рівнодіючої сили різання, середньоквадратичні відхилення складових і рівнодіючої сили різання, амплітуда гармонічних коливань сили різання, параметри шорсткості і хвилястості обробленої поверхні зменшуються. Показано, що під час чистового точіння загартованої сталі ХВГ доцільно використовувати інструменти із зернистістю кубоніту 2/1, 3/2, 7/5 та фазовим складом cBN і AlN. Найкращі результати показали інструменти із зернистістю вихідного порошку cBN 7/5 і фазовим складом композита 87 % (за масою) cBN + 13 % (за масою) AlN.

Ключові слова: точіння, загартована сталь, різальна вставка з PcBN композитів, температура різання, сила різання, шорсткість, хвилястість, швидкість різання.

 

УДК 621.923

В. І. Лавріненко
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
lavrinen52@gmail.com

CVD алмази в алмазному інструменті: особливості та властивості, особливості обробки та застосування в сучасних алмазних інструментах (Огляд) (стор. 65-87)

В огляді розглянуто сучасні дослідження із застосування CVD алмазів в алмазних інструментах, особливості монокристалічних і полікристалічних CVD алмазів та CVD алмазних плівок, наведено їхні порівняльні властивості, будову і особливості обробки поверхонь, технологічні особливості отримання алмазних інструментів із робочим шаром з CVD алмазів та застосування таких інструментів. Зроблено аналіз особливостей застосування полікристалічних CVD алмазів у правлячому інструменті.

Ключові слова: CVD алмаз, монокристали, полікристали, алмазні плівки, будова CVD алмаз, властивості CVD алмазів, алмазний інструмент, правлячий інструмент.

 

УДК 537.226.1:666.3-1

В. І. Часник^1, *, О. М. Кайдаш^2, **
¹Державне підприємство НДІ “Оріон”, м. Київ, Україна
²Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*vassiliyiv@gmail.com
**oka07@ism.kiev.ua

Вплив температури спікання на об’ємний електричний опір та поглинання електромагнітної енергії вільноспечених композитів AlN–SiC (стор. 88-92)

Повідомлено, що з ростом температури спікання від 1800 до 1950 °С у вільноспечених композитів AlN–50 % (за масою) SiC зменшується електричний опір з одночасним збільшенням поглинання електромагнітної енергії. Запропоновано аналітичний вираз, що пов’язує зменшення опору та збільшення поглинання електромагнітної енергії.

Ключові слова: вільне спікання, нітрид алюмінію, карбід кремнію, електричний об’ємний опір, поглинання електромагнітної енергії.

 

УДК 621.921.34:666.233.08374

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

Новий пофракційно-осереднювальний підхід до діагностування технологічних властивостей високоміцних порошків синтетичного алмазу (стор. 93-97)

Повідомлено про нову методичну схему визначення показників технологічних властивостей шліфпорошків синтетичного алмазу: зовнішньої питомої поверхні, числа зерен в одному караті, товщини покриву зерен, різальних кромок. Відмічено, що відомі та найбільш досконалі методи діагностування зазначених технологічних властивостей засновані на використанні екстраполяційно-афінної 3D моделі зерна і це є їхньою суттєвою перевагою. Відзначено недоліки таких методів у разі їх застосування до високоміцних шліфпорошків синтетичного алмазу. Представлено методичну схему усунення виявлених недоліків. Запропонована схема передбачає можливість комбінованого використання в рамках одного розрахункового алгоритму як екстраполяційно-афінної чи інших 3D моделей зерна, так і фактичної просторової його форми, коли вона відома і збігається із просторовими тілами правильної форми.

Ключові слова: алмаз, високоміцний шліфпорошок, зерно, фактична просторова форма, 3D модель, технологічні властивості.