УДК 620.22:621.921

В. І. Кущ
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м Київ, Україна
vkushch56@gmail.com

Континуальне моделювання пружної поведінки нанорозмірних монокристалів алмазу (стор. 3-13)

Запропоновано дві континуальні моделі для прогнозування пружних полів і властивостей нанорозмірних монокристалів алмазу. Перша з них являє собою крайову задачу теорії пружності для сфери з тонкою оболонкою, яка забезпечує врахування впливу вільної поверхневої енергії на пружну поведінку наночастинки. В другій моделі поверхневу енергію враховано граничною умовою згідно теорії матеріальних поверхонь Гуртіна-Мердока. Геометричні і матеріальні параметри моделей ідентифіковано шляхом порівняння з даними молекулярної динаміки. Проведено параметричний аналіз розвинутих моделей, встановлено закономірності впливу розміру алмазної наночастинки на параметр ґратки, концентрацію напружень і об’ємний пружний модуль.

Ключові слова: алмаз, нанокристал, пружність, континуальна модель, молекулярна динаміка.

 

УДК 544.344.015.4:539.89:661.883.1/.2

Yahya Al-Khatatbeh^1, *, Khaldoun Tarawneh¹, Ahmad M. Alsaad^2
1Department of Basic Sciences, Princess Sumaya University for Technology, Amman, Jordan
²Department of Physical Sciences, Jordan University of Science and Technology, Irbid, Jordan
*y.alkhatatbeh@psut.edu.jo

Прогноз поведінки повторного фазового переходу котунніту в діоксиді цирконію та гафнію за високих тисків (стор. 14-26)

Розрахунки з перших принципів в рамках теорії функціоналу густини реалізовано для дослідження поведінки фаз надвисокого тиску сполук цирконію (ZrO₂) і гафнію (HfO₂). Досліджено фазові співвідношення між фазами надвисокого тиску цих діоксидів: раніше спостережувану фазу OII (котунніт), фази типу Fe₂P і нещодавно передбачену фазу типу Ni₂In. З використанням узагальненої градієнтної апроксимації розрахунками передбачено незвичайний перехід фази OII у фазу Fe₂P. В обох діоксидах розрахунки ентальпії показали, що фаза OII перетворюється на фазу Fe₂P за тиску 96 ГПа (122 ГПа) для ZrO₂ (HfO₂), де фаза Fe₂P залишається стабільною до 254 ГПа (310 ГПа) у ZrO₂ (HfO₂), перш ніж перетвориться знову у фазу OII, що вказує на повторний перехід фази OII. Розрахунки показали, що переходи OII ® Fe₂P і Fe₂P ® OII пов’я­зані з незначною зміною як об’єму, так і ентальпії. Зроблено висновок, що перехід до фази Ni₂In відбувається з фази OII, а не з фази Fe₂P, і тому надано оновлену послідовність фазових переходів високого тиску для цирконію та гафнію за таких екстремальних тисків. Передбачено, що перехід OII ® Ni₂In відбудеться за тиску 302 та 372 ГПа у цирконію та гафнію відповідно. Для отримання глибшого розуміння механізму фазових переходів у ZrO₂ і HfO₂ було ретельно досліджено вплив компонентів різниці ентальпій на передбачені фазові переходи.

Ключові слова: фазові переходи, компоненти різниці ентальпій, рівняння стану, перші принципи, стабільність фази.

 

УДК 544.431.7:661.665.3:536.46

Ozan Coban^{1, 2,} *, Mehmet Bugdayci^{3, 4}, Serkan Baslayici^{1, 4, M. Ercan Acma1
1}Istanbul Technical University, Metallurgical and Materials Engineering Dep., Istanbul, Turkey
²Istanbul Gedik University, Faculty of Engineering,Metallurgical and Materials Engineering Dep., Istanbul, Turkey
³Yalova University, Chemical Engineering Dep., Yalova, Turkey
⁴Istanbul Medipol University, Vocational School, Construction Technology Dep., Istanbul, Turkey
*ozan.coban@gedik.edu.tr

Синтез горіння нанокомпозитного порошку B₄C–TiB₂: вплив розміру частинок Mg на саморозповсюджуваний високотемпературний синтез та оптимізація процесу кислотного вилуговування (стор. 27-40)

Досліджено композитні наночастинки B₄C–TiB₂, отримані методом саморозповсюджуючого високотемпературного синтезу (СВС) в атмосферних умовах з використанням оксидної сировини (B₂O₃, TiO₂) і сажі та магнію як відновників, а також вплив розміру частинок Mg на ефективність СВС. Для видалення небажаних фаз з продуктів СВС було проведено одностадійний та двостадійний процеси вилуговування. У першому процесі вилуговування кислотою HCl температуру та тривалість вилуговування було оптимізовано. В результаті другого процесу вилуговування з додаванням вуглекислоти та H₂O₂ було проведено синтез наночастинок комерційної якості. Результати показали, що збільшення розміру частинок Mg зменшує ефективність СВС, однак використання дуже дрібних частинок Mg знижує його ефективність через випаровування та розсіювання Mg. Оптимальний розмір частинок Mg було визначено як 75–150 мкм. Оскільки розмір частинок має значний вплив на видалення Mg боратних фаз, було визначено оптимальну температуру вилуговування – 90 °C, оптимальна тривалість вилуговування становила 60 хв. В результаті оптимізованих процесів вилуговування було синтезовано наночастинки B₄C–TiB₂ чистотою 99,11 %, розміром 193,5 нм і площею поверхні 30,65 м²/г.

Ключові слова: високотемпературний саморозповсюджуючий синтез, карбід бору, диборид титану, композитний порошок, синтез наночастинок.

 

УДК 621.763

Е. С. Геворкян^1, *, Д. С. Софронов², В. П. Нерубацький¹, В. О. Чишкала³, О. М. Морозова¹, О. М. Лебединський², П. В. Матейченко^2
1Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків, Україна
²Науково-технологічний комплекс “Інститут монокристалів” НАН України, м. Харків, Україна
³Харківський національний університет ім. В. Н. Каразіна, м. Харків, Україна
*edsgev@gmail.com

Дослідження формування і спікання порошків, синтезованих з мікро- та наночастинок ZrO₂ з фторидних розчинів (стор. 41-58)

Досліджено вплив умов синтезу на формування мікро- та наночастинок діоксиду цирконію з фторидного розчину. Показано, що найбільш дрібнодисперсні частинки формуються під час осадження з розведених розчинів з концентрацією цирконію 0,02–0,04 моль/л та домішки полівінілового спирту за масового співвідношення m_Zr:m_PVC 1:0.1. Запропоновано використання методу електроконсолідації у вакуумі для спікання наночастинок ZrO₂ для отримання кераміки з високими значеннями твердості та модуля пружності.

Ключові слова: синтез, наночастинки, діоксид цирконію, спікання, метод електроконсолідації.

 

УДК 678:66.08/.09; 621.7.07

Є. О. Пащенко, Д. О. Савченко, С. В. Скороход, Р. М. Курганов, С. Ан. Клименко, Ю. Ю. Румянцева, С. А. Кухаренко, О. М. Кайдаш
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*lab6_1@ukr.net

Перспективні зв’язуючі комплексних сполук олігофеніленів з металами для створення композитів на основі гібридних структурованих полімерних систем з адаптивною поведінкою (стор. 59-68)

Сучасне покоління інструментальних композиційних матеріалів з принципово новим механізмом контактної взаємодії з матеріалами, що обробляються, створено за рахунок використання зв’язуючих полімерів із вбудованими металоценовими фрагментами. Встановлено структуру гібридних олігомерів, отриманих за взаємодії олігофенілену і комплексних сполук ванадію, заліза та міді. Показано, що структура олігомеру складається з поєднаних органічних і неорганічних фрагментів. Неорганічні фрагменти містять іони і кластери металу, з’єднані ковалентними і координаційними зв’язками з органічними фрагментами. Органічні фрагменти мають металоценову структуру, з’єднану метиленовими містками з малоспряженими циклами бензольних кілець. Кластери та іони металів можуть бути розташовані як між площинами металоценів і малоспряженних циклів, так і між ланцюжками олігомеру, як їхнє продовження.

Ключові слова: олігомерні системи, гібридні олігомери, олігофеноляти ванадію, заліза, міді, кластерна форма металу, диметилсульфоксид, оптимізація процесу синтезу, температура олігомеризації.

 

УДК 621.623

Ю. Д. Філатов^1, *, В. І. Сідорко¹, С. В. Сохань¹, С. В. Ковальов¹, А. Ю. Бояринцев², В. А. Ковальов³, О. Я. Юрчишин^3
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Інститут сцинтиляційних матеріалів НАН України, м. Харків, Україна
³Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського”
м. Київ, Україна
*filatov2045@gmail.com

Шорсткість полірованих поверхонь оптико-електронних елементів із полімерних оптичних матеріалів (стор. 69-80)

В результаті дослідження механізму утворення нанорельєфу обробленої поверхні під час полірування полімерних оптичних матеріалів за допомогою дисперсних систем з мікро- та наночастинок полірувальних порошків встановлено, що параметри шорсткості Ra, Rq, Rmax лінійно зростають за збільшення розміру частинок шламу і зменшуються за збільшення енергії перенесення. Показано, що вони суттєво збільшуються за зменшення спектрального розділення між оброблюваним матеріалом і частинкою полірувального порошку та екстремально залежать від розділення за діелектричною проникністю між оброблюваним матеріалом, полірувальним порошком і дисперсною системою. Встановлено, що параметри шорсткості оброблюваної поверхні експоненціально зменшуються за збільшення частотного показника ефективності ферстерівського резонансного перенесення енергії (FRET) і лінійно збільшуються за збільшення часового показника ефективності FRET. В разі збільшення добротності резонатора, що утворюється поверхнями оброблюваного матеріалу і полірувального інструменту, параметри шорсткості полірованих поверхонь деталей з полімерних оптичних матеріалів лінійно зростають.

Ключові слова: полімерні матеріали, резонансне перенесення енергії, шорсткість.

 

УДК 621.93:621.315.592:621.91

В. І. Лавріненко^1, *, В. Ю. Солод^2, **
¹Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Дніпровський державний технічний університет МОН України, м. Кам’янське, Україна
*lavrinen52@gmail.com
**v_solod@ukr.net

Визначення умов досягнення пластичного режиму алмазного шліфування керамічних матеріалів з позиції оцінки енергетичних витрат під час обробки (стор. 81-90)

Досліджено пластичний режим обробки крихких матеріалів, вплив на нього формозміни робочої поверхні алмазного круга у процесі обробки та шляхи досягнення такого режиму. Для адекватної оцінки енергоємності обробки алмазними кругами запропоновано проводити розрахунок питомої енергоємності шліфування з врахуванням об’єму матеріалу, витраченого під час обробки робочого шару круга. Наведено формулу для розрахунку питомої енергоємності у разі алмазного шліфування керамічних матеріалів. Показано, що пластичний режим виникає саме тоді, коли питома енергоємність шліфування стає близькою до питомої теплоємності плавлення керамічних матеріалів.

Ключові слова: алмазне шліфування, питома енергоємність шліфування, питома теплоємність плавлення, керамічні матеріали, пластичний режим.

 

УДК 621.921.34–492.544.023.5:539.215

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

Дослідження впливу способу узгодження фактичних геометричних параметрів зерна та прийнятої його 3D моделі на похибку визначення товщини покриття алмазних порошків (стор. 91-102)

Проаналізовано методичні складові опосередковано-аналітич­ного визначення товщини покриття алмазних порошків, яка є важливою їхньою характеристикою. Доведено важливість способу узгодження фактичних геометричних параметрів зерна та прийнятої його 3D моделі як фактора впливу на похибку визначення товщини покриття. Представлено результати порівняльного дослідження впливу способу узгодження фактичних геометричних параметрів тестового зерна (кубооктаедра) та прийнятих його 3D моделей (кулі, куба, еліпсоїда) на товщину покриття та похибку її визначення.

Ключові слова: покриття, товщина, похибка, зерно, 3D модель, еліпсоїд, куля, куб, кубооктаедр.