УДК 620.22-621.921.34

В. А. Мечник^1, *, Miroslaw Rucki², Б. Т. Ратов³, М. О. Бондаренко¹, Е. С. Геворкян⁴, В. М. Колодніцький^1,  **, В. А. Чишкала⁵,О. М. Морозова⁴, В. Г. Кулич^1
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Kazimierz Pulaski University of Technology and Humanities in Radom, Poland
³НАО “Казахський національний дослідницький технічний університет ім. К. І. Сатпаєва”, м. Алмати, Казахстан
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

Структура композиційних матеріалів С_алмаз‒(WC‒6Co)‒ZrO₂, сформованих методом електричного плазмо-іскрового спікання (стор. 3-28)

Досліджено вплив добавок ZrO₂ з різним (від 0 до 10 % (за масою)) вмістом на морфологію, структуру і утримання алмазних зерен твердосплавною матрицею зразків композиційних алмазовмісних матеріалів (КАМ) системи С_алмаз‒(WC‒6Co), сформованих методом електричного плазмо-іскрового спікання в інтервалі температур 20‒1350 °С за тиску 30 МПа впродовж 3 хв. Встановлено стабільні кореляційні зв’язки між вмістом добавки ZrO₂ із середнім розміром зерен WC, параметрами мікроструктури і міцністю зчеплення алмазних зерен з твердосплавною матрицею. Показано, що для вихід­ного зразка С_алмаз‒(WC‒6Co) в твердосплавній матриці формується крупнозерниста структура як з прямим контактом зерен WC, так і з крупними ділянками кобальтової зв’язки, що є причиною слабкої адгезії між алмазними зернами і твердосплавною матрицею та передчасного випадіння алмазних зерен з матриці в процесі його роботи. Після введення добавки мікропорошку ZrO₂ до складу композита в твердосплавній матриці формується більш дрібнозерниста структура з тонкими прошарками кобальтової зв’язки між зернами WC, що значно підсилює адгезією між алмазними зернами і твердосплавною матрицею. В результаті підвищується здатність твердосплавної матриці утримувати алмазні зерна від їх передчасного випадіння під час роботи КАМ та їхні механічні та експлуатаційні властивості. Найбільшу здатність твердосплавної матриці утримувати алмазні зерна від передчасного випадіння спостерігали за вмісту ZrO₂ 10 % (за масою). Отримання композитів з добавками ZrO₂ забезпечує істотну економічну вигоду не тільки за рахунок зниження енергоспоживання в процесі спікання, а й за рахунок різкого зниження вартості композитів.

Ключові слова: композит, карбід вольфраму, кобальт, діоксид цирконію, концентрація, склад, електричне плазмо-іскрове спікання, структура, адгезія.

 

УДК 666.3.7:620.193

Д. В. Ведель*, П. В. Мазур, О. М. Григорьєв, Л. М. Мелах, М. Д. Бега, І. В. Козак
Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, м. Київ, Україна
*vedeldv@gmail.com

Отримання та механічні властивості високоентропійної кераміки (TiZrHfNbTa)C (стор. 29-38)

Показано, що для отриманої методом гарячого пресування щільної високоентропійної кераміки (TiZrHfNbTa)C оптимальна температура гарячого пресування становить 2000 °С. За нижчих температур спостерігали наявність у складі кераміки оксидів цирконію та гафнію, а також нерозчинених карбідів. Міцність отриманої кераміки за кімнатної температури складала 394±72 МПа, за температури 1600 °С – 119±31 МПа. Показано, що для чистих карбідів за підвищеного навантаження на індентор спостерігали суттєве падіння твердості, водночас для (TiZrHfNbTa)C характерне збереження твердості за будь-яких навантажень. Для отримання максимальних значень твердості та міцності високоентропійної кераміки (TiZrHfNbTa)C необхідно зменшувати кількість ZrO₂ та HfO₂ у складі кераміки з одночасним зменшенням розміру зерна за рахунок використання субмікронних порошків та підбором технологічних режимів отримання.

Ключові слова: карбіди, високоентропійна кераміка, гаряче пресування, твердість.

 

УДК 629.045:621.431.3

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

Дослідження зносостійкості нових композиційних матеріалів на основі оксиду алюмінію спеціального триботехнічного призначення (стор. 39-47)

Досліджено структуру та базові механічні властивості композиційного матеріалу на основі корунду легованого частинками графіту. Вивчено триботехнічну поведінку отриманого композита в умовах сухого тертя у парі з конструкційною сталлю 45 за високонавантаженого трибоконтакту за низьких швидкостей ковзання. Визначено значення інтенсивності зношування та коефіцієнтів тертя для отриманого матеріалу. Досліджено поверхні тертя та визначено механізми зношування отриманого матеріалу. Обґрунтовано перспективність застосування вказаного матеріалу для фрикційних сполучень, що працюють в умовах агресивних середовищ та не вимагають мащення.

Ключові слова: композиційний матеріал, кераміка, структура, зернистість, зносостійкість, механізм зношування.

 

УДК 621.763

Е. С. Геворкян^1, *, В. П. Нерубацький¹, Р. В. Вовк², В. О. Чишкала², М. В. Кислиця^2
1Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків, Україна
²Харківський національний університет ім. В. Н. Каразіна, м. Харків, Україна
*edsgev@gmail.com

Структуроутворення у композитах карбід кремнію–оксид алюмінію під час електроконсолідації (стор. 48-59)

Проведено огляд методів поліпшення гарячого пресування SiC керамік. Описано метод рідиннофазного спікання як спосіб підвищення фізико-механічних властивостей і зниження енергоємності процесу пресування. Наведено приклад використання рідиннофазного спікання кераміки на основі карбіду кремнію методом гарячого пресування прямим пропусканням електричного струму з введенням невеликої кількості оксидних домішок. Представлено особливості структуроутворення і властивості композиційного матеріалу на основі мікропорошків карбіду кремнію, отриманого методом гарячого пресування у вакуумі шляхом нагрівання з прямим пропусканням високоамперного струму через графітову прес-форму. Досліджено мікроструктуру та фізико-механічні властивості композитів різного складу. Визначено оптимальний склад вихідної суміші, найбільш оптимальну температуру спікання. Наведено порівняння фізико-механічних властивостей отриманих композиційних матеріалів.

Ключові слова: карбід кремнію, кераміка, гаряче пресування, електроконсолідація, рідиннофазне спікання, нанопорошки.

 

УДК 669.018.25.9:661.665.2:66.046.564

Qianwei Zhang*, Kaihua Shi**, Jinbao Gu, Kailin Dong,
Wei Zeng, Peng Wang, Yu Liao
Research and Development Center, Zigong Cemented Carbide Co. Ltd, Zigong, P.R. China
*zhangqianwei_lcy@outlook.com
**kaihua_shi@outlook.com

Вплив вмісту вуглецю біля межі фази зневуглецювання на фізико-механічні властивості твердого сплаву WC–6 % (за масою) Co (стор. 60-69)

 

Досліджено вплив вмісту вуглецю біля межі зневуглецювання на мікроструктуру та механічні властивості твердого сплаву WC–6 % (за масою) Co, отриманого традиційними методами порошкової металургії. Результати рентгеноструктурного аналізу показали, що вміст фази зневуглецювання збільшується зі зменшенням вмісту вуглецю. Твердий сплав WC–6 % (за масою) Co з меншим вмістом вуглецю має більш дрібний розмір зерна WC. Коерцитивна сила і твердість зразків зростають зі зменшенням розміру зерна. Магнітна сприйнятливість  і границя міцності під час розтягування кобальту зменшуються зі збільшенням вмісту фази зневуглецювання, обумовленого зменшенням вмісту вуглецю. Твердий сплав WC–6 % (за масою) Co з високою абразивною стійкістю і без значного зниження границі міцності під час розтягування було отримано завдяки більш дрібним зернам і фазам зневуглецювання.

Ключові слова: твердий сплав, розмір зерна, фаза зневуглецювання, абразивна стійкість, границя міцності під час розтягування.

 

УДК 621.623

Ю. Д. Філатов^1, *, В. І. Сідорко¹, А. Ю. Бояринцев², С. В. Ковальов¹, В. А. Ковальов^1
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Інститут сцинтиляційних матеріалів НАН України, м. Харків, Україна
*filatov2045@gmail.com

Продуктивність полірування полімерних оптичних матеріалів (стор. 70-80)

В результаті дослідження механізму полірування полімерних оптичних матеріалів за допомогою дисперсних систем з мікро- та наночастинок полірувальних порошків встановлено, що за резонансного перенесення енергії від частинок дисперсної фази полірувальної дисперсної системи до оброблюваної поверхні та в зворотному напрямку енергія частинок шламу та частинок зносу обернено пропорційна спектральному розділенню між ними. Показано, що під час полірування полімерних матеріалів за допомогою дисперсної системи з нанопорошків енергії частинок шламу та частинок зносу зменшуються в 5 разів у разі збільшення спектрального розділення від 27 до 78 см^–1 та від 17 до 24 см^–1 відповідно. При поліруванні за допомогою дисперсної системи з мікропорошків їхні енергії зменшуються в 2–5 разів у разі збільшення спектрального розділення від 8 до 95 см^–1 та від 16 до 57 см^–1. В разі зменшення спектрального розділення між оброблюваним матеріалом і полірувальним порошком об’єми частинок шламу і частинок зносу, а відповідно продуктивність полірування та інтенсивність зношування частинок дисперсної фази дисперсної системи, зростають. Встановлено, що продуктивність полірування суттєво залежить від ефективності ферстерівского резонансного перенесення енергії і зростає у разі зменшення добутку співвідношень частот коливань молекулярних фрагментів на поверхні частинок полірувального порошку та на оброблюваній поверхні, а також збільшення відношення часу життя кластерів частинок полірувального порошку до часу життя кластерів оброблюваної поверхні у збудженому стані. Показано, що результати теоретичного розрахунку продуктивності полірування оптичних матеріалів збігаються з результатами експериментів за відхилення 1–8 %.

Ключові слова: полімерні матеріали, резонансне перенесення енергії, продуктивність полірування.

 

УДК 621.9.025.7

А. С. Манохін^1, *, С. А. Клименко^1, **, В. О. Столбовий^{1, 2}, І. В. Колодій², М. Ю. Копєйкіна¹, С. Ан. Клименко¹, К. В. Камчатна-Степанова³, І. В. Сердюк^2
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Інститут фізики твердого тіла та матеріалознавства НЦ ХФТІ НАН України м. Харків, Україна
³Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут” м. Харків, Україна
*the.manokhin@gmail.com
**atmu@meta.ua

Напружений стан в зоні різання інструментом з PcBN з покриттям на основі системи TiAlSiYN (стор. 81-92)

Методом рентгенівської дифрактометрії досліджено залишкові напруження у вакуумно-дугових покриттях системи TiAlSiYN, нанесених на основу з PcBN. Субструктурні характеристики визначено для фази TiN та встановлено, що всі досліджені покриття мають напруження стиску від –1,51 до
–5,85 ГПа, а на мікрорівні також виявлено значні (до ε = 1,13·10^–2) мікродеформації. Визначено еквівалентні напруження S_eqv в приконтактному шарі матеріалу інструменту у випадках, коли в покритті наявні залишкові напруження стиску. Проведено оцінку впливу залишкових напружень в захисних покриттях на еквівалентні напруження в інструменті, що знаходиться під дією контактних навантажень, характерних для процесу обробки. Встановлено, що наявність в покриттях напруження стиску, що дорівнює –1,0 ГПа, сприяє зниженню еквівалентних напружень в небезпечних точках на передній поверхні інструменту в початковий період різання. Для зменшення еквівалентних напружень зі сторони задньої поверхні інструменту зі значним (~ 0,3 мм) зносом оптимальними є покриття з залишковими напруженнями стиску –3 ГПа. Найбільш суттєве зменшення (з 1,9 до 0,5 ГПа) еквівалентних напружень в небезпечних точках на передній поверхні інструменту спостерігали за наявності ударних навантажень.

Ключові слова: інструмент з PcBN, захисні покриття, залишкові напруження, напружено-деформований стан, контактні навантаження.

 

УДК 539.533:546.27:661…461

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

Про твердість субарсеніду бору B₁₂As₂ (стор. 93-95)

Твердість за Віккерсом субарсеніду бору B₁₂As₂ передбачено з використанням трьох сучасних теоретичних моделей та експериментально досліджено методом мікроіндентування. Полікристалічний матеріал має твердість близько 31 ГПа, тому B₁₂As₂ належить до сімейства (над)твердих фаз.

Ключові слова: субарсенід бору, твердість, модуль всебічного стиску.