УДК 661.868.1:004.94:62-987

О. П. Людвіченко*, О. О. Лєщук, І. А. Петруша
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*ludvial@ukr.net

Комп’ютерне моделювання впливу концентрації складових і розміру нагрівачів на тепловий стан комірки високого тиску для вивчення розчинності нітриду ґалію у залізі (стор. 3-13)

Розглянуто існуючі технології отримання кристалів нітриду ґалію. Змодельовано, з використанням методу скінченних елементів, тепловий стан комірки апарата високого тиску, що застосовують для дослідження розчинності нітриду ґалію у залізі. Результати розрахунків представлені температурними полями в різних елементах апарата. Досліджено вплив варіювання товщини стінки трубчастого нагрівача і зміни концентрації діоксиду цирконію в осьових нагрівачах на тепловий стан комірки високого тиску. Показано, що у разі зміни товщини стінки трубчастого нагрівача температура в центрі комірки змінюється лінійно. Збільшення товщини нагрівача веде до незначного (~ 2 °С) збільшення максимального перепаду температури в досліджуваному зразку із армко-заліза. Перепад температури в характеристичних точках комірки в радіальному і осьовому напрямках зменшується зі збільшенням концентрації діоксиду цирконію в осьових нагрівачах. Оптимальний склад осьових нагрівачів для проведення експериментів з вивчення розчинності нітриду ґалію в залізі відповідає значенням концентрації ZrO₂ і графіту відповідно у 60 і 40 % (за масою).

Ключові слова: нітрид ґалію, висока температура, високий тиск, апарат високого тиску (АВТ), комірка високого тиску (КВТ), метод скінченних елементів.

 

УДК 532.696:621.791.3:621.92

В. П. Красовський^1, *, О. Є. Шапіро^2
1Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, м. Київ, Україна
²Titanium Brazing. Inc., Columbus, USA
*vitalkras1955@gmail.com

Змочування і паяння припійними розплавами надтвердих матеріалів на основі щільних модифікацій BN (стор. 14-24)

Наведено нові дані по змочуванню надтвердих матеріалів на основі щільних модифікацій BN припійними металевими розплавами Zr–Ti–Ni, Ti–Zr–Cu–Ni та Cu–Sn–Ti методом лежачої краплі в інтервалі 900–1000 °С. Кути змочування змінюються від 5 до 25° в залежності від вмісту активного компонента (Zr, Ti) в складі припою. Досліджено контактну межу металевий розплав/BN. Встановлено формування на межі поділу нітридів і боридів Zr та Ti. Отримані паяні з’єднання зразків сBN між собою та вивчено фізико-механічні характеристики спаїв на зсув та згин.

Ключові слова: нітрид бору, змочування, паяння, титан і цирконій, фізико-механічні характеристики, зсув, згин.

 

УДК 620.22-621.921.34

Б. Т. Ратов¹, В. А. Мечник^2, *, Miroslaw Rucki³, Е. С. Геворкян^{3, 4, М. О. Бондаренко2}, В. М. Колодніцький^2, **,  В. О. Чишкала^{3, 5}, Г. А. Кудайкулова¹, А. Б. Музапарова¹, Д. Л. Користишевський^2
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
³Kazimierz Pulaski University of Technology and Humanities in Radom, Poland
⁴Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків, Україна
⁵Харківський національний університет ім. В. Н. Каразіна, м. Харків, Україна
*vlad.mechnik2019@gmail.com
**vasylkolod56@gmail.com

Композиційні матеріали С_алмаз‒(WC‒Co)‒ZrO₂ з покращеними механічними та адгезійними властивостями (стор. 25-43)

Досліджено структуру, механічні (твердість Н, модуль пружності Е) властивості, оцінено параметри для визначення опору матеріалу пружній Н/Е та пластичній Н³/Е² деформаціям, стійкості абразивного зношування 1/(Е²Н), а також здатність твердосплавної матриці утримувати алмазні зерна від випадання з композиційних алмазовмісних матеріалів (КАМ) 25С_алмаз‒70,5WC‒4,5Co з різним вмістом ZrO₂ (в інтервалі від 0 до 10 % (за масою)), сформованих методом плазмово-іскрового спікання в інтервалі температур 20‒1350 °С за тиску 30 МПа протягом 3 хв. Вихідний КАМ має крупнозернисту структуру зі слабким зчепленням алмазних зерен з твердосплавною матрицею, характеризується низькими значеннями Н/Е, Н³/Е² та 1/(Е²Н), що є причиною передчасного випадання алмазних зерен. Присутність ZrO₂ у складі КАМ перешкоджає процесам освальдівського дозрівання і виступає як інгібітор росту, забезпечуючи зменшення зерна WC, формування міцного зчеплення алмазних зерен з матрицею і суттєве підвищення параметрів Н/Е, Н³/Е² і 1/(Е²Н). Внаслідок цього підвищується здатність матриці надійно утримувати алмазні зерна від передчасного випадання у процесі роботи КАМ. Показано, що додавання до складу композита 25С_алмаз‒70,5WC‒4,5Co діоксиду цирконію в кількості 10 % (за масою) привело до підвищення параметрів Н/Е від 0,043 до 0,057, Н³/Е² від 0,05 до 0,075 ГПа, 1/(Е²Н) від 0,75×10^-7 до 2,75×10^-7 ГПа^-3 та прояву ознак сильної адгезії між алмазними зернами та твердосплавною матрицею у зразках КАМ.

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

 

УДК 621.762.3

М. М. Прокопів¹, Ю. П. Ущаповський^1, *, О. В. Харченко¹, Г. М. Крамар², Л. Г. Бодрова², Г. П. Кисла^3
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Тернопільський національний технічний університет ім. Івана Пулюя, м. Тернопіль, Україна
³ПрАТ “Плазматек”, м. Вінниця, Україна
*gromurasls@gmail.com

Вплив швидкості приросту тиску газу під час вакуумно-компресійного спікання на структуру і властивості твердого сплаву ВК6М (стор. 44-52)

За допомогою технології вакуумно-компресійного спікання, що дозволяє отримувати тверді сплави з високим рівнем механічних та експлуатаційних властивостей, досліджено вплив швидкостей 0,08, 0,2 і 0,5 МПа/хв приросту тиску газу до 5 МПа під час вакуумно-компресійного спікання на структуру і властивості дрібнозернистого твердого сплаву ВК6М. Встановлено позитивний вплив збільшення швидкості приросту тиску газу на границю міцності у процесі вигину та експлуатаційну стійкість за рахунок отримання більш дрібнозернистої структури (d_WC = 1,24 мкм), зменшення залишкової мікропористості до А1 0,02, збільшення формофактора карбідних зерен до 0,84 та зниження інтенсивності десорбції газів в 2,5–7,0 разів. Границя міцності на вигин сплаву, спеченого за швидкості приросту тиску газу 0,5 МПа/хв в 1,35 разів вища, порівняно зі сплавом, спеченим за швидкості приросту газу 0,08 МПа/хв і в 1,5 рази вища порівняно із сплавом, спеченим у вакуумі, а відносна експлуатаційна стійкість у разі чорнового фрезерування вища в 1,35 і 1,8 разів відповідно.

Ключові слова: твердий сплав ВК6М, вакуумно-компресійне спікання, швидкість приросту газу, мікроструктура, механічні властивості, експлуатаційна стійкість.

 

УДК 539.89:666.657.5

Liang Cui^{1, 2}, Wangxi Zhang^{1, 2,} *, Baoyan Liang^{1, 2}, Linlin Wang¹, Mingli Jiao^1
1Materials and Chemical Engineering School, Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou, P.R. China
²Henan Joint International Research Laboratory of Diamond Engineering Technology, Zhengzhou, P.R. China
*zwxlby@126.com

HP-HT обробка гексагонального нітриду бору для підвищення фотокаталітичного розкладання органічних забруднювачів (стор. 53-58)

Тверді відходи гексагонального нітриду бору (h-BN), отримані в результаті синтезу кубічного нітриду бору за високого тиску і високої температури (HP-HT), використовували як фотокаталізатор для вивчення його ефективності розкладання в органічних забруднюючих речовинах. Результати показали, що основною фазою твердих відходів був h-BN, який містив невелику кількість фаз домішок. Зерна були неправильної форми, а розмір зерен становив приблизно кілька мікрон. У порівнянні з комерційним порошком h-BN, отримані відходи h-BN мали більшу здатність поглинання в усьому діапазоні видимого світла. Під час опромінення видимим світлом h-BN здатність до видалення органічних забруднювачів була дуже слабкою, але додавання H₂O₂ покращало фотокаталітичні характеристики відходів h-BN і посприяло майже повному розкладанню барвників метилоранж, родамін Б і метиленовий синій за 30, 60 і 80 хв відповідно.

Ключові слова: h-BN, відходи, фотокаталіз, H₂O₂, розкладання.

 

УДК 661.657.5

Xixi Hu¹, Ailing Sun¹, Yang Liu¹, Shenglin Zhong¹, Peicheng Mo^{1, 2}, Yi Wu^1, *
¹College of Materials Science and Engineering, Guilin University of Technology, Guilin, P.R. China
²Guangxi Key Laboratory of Superhard Material, China Nonferrous Metal (Guilin) Geology and Mining Co., Ltd., Guilin, Guangxi, P.R. China
*wuyi1958glut@126.com

Спікання полікристалічного кубічного нітриду бору PcBN з додаванням TiC_0,5 та Al (стор. 59-69)

Досліджено полікристалічний кубічний нітрид бору (PcBN) з відмінними механічними властивостями, спечений з використанням високоактивного TiC_0,5 і металевого алюмінію як зв’язуючої речовини за високої температури і тиску. Вплив температури спікання на фазовий склад, мікроструктуру, відносну щільність та механічні властивості композитів PcBN вивчали за допомогою рентгенівської дифракції, скануючої електронної мікроскопії та аналізу енергетичного спектру. Результати показали, що в умовах низької температури реакції 1400 °С і часу витримки 10 хв було отримано матеріал PcBN з чудовими властивостями. Зміцнені фази, такі як Ti(C,N), TiB₂ та AlN, стабільно присутні в спеченому матеріалі. Зокрема, мікротвердість, міцність на вигин і в’язкість руйнування спеченого тіла спочатку зростали, а потім знижувалися зі збільшенням температури спікання, їхні максимальні значення становили відповідно 39,74 ГПа, 1217 МПа та 8,78 МПа×м^1/2.

Ключові слова: нестехіометричне співвідношення, TiC_0,5, PcBN, спікання за високих температурі та тиску.

 

УДК 621.623

Ю. Д. Філатов
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
filatov2045@gmail.com

Нові закономірності полірування поверхонь деталей з неметалевих матеріалів (стор. 70-82)

В результаті дослідження механізму полірування прецизійних поверхонь деталей з неметалевих матеріалів за допомогою дисперсних систем з мікро- та наночастинок полірувальних порошків встановлено, що утворення частинок шламу оброблюваного матеріалу, частинок зносу полірувального порошку і матеріалу притира є наслідком ферстерівського резонансного перенесення енергії, яке відбувається в резонаторі, утвореному двома паралельними поверхнями оброблюваного матеріалу і притира. Показано, що за підвищення добротності резонатора продуктивність полірування неметалевих матеріалів нелінійно зростає, а шорсткість оброблених поверхонь погіршується. Встановлено зв’язок між добротністю і оптичною довжиною резонатора і показано, що максимальних значень швидкості зняття оброблюваного матеріалу, інтенсивності зносу полірувального порошку та зносу поверхні притира досягають, коли оптична довжина резонатора дорівнює цілому числу півхвиль, характерних для наночастинок шламу, полірувального порошку і матеріалу притира. Показано, що продуктивність полірування деталей з неметалевих матеріалів і шорсткість їхніх полірованих поверхонь екстремально залежать від розділення між оброблюваним матеріалом, полірувальним порошком і дисперсною системою за діелектричною проникністю.

Ключові слова: резонансне перенесення енергії, швидкість зняття матеріалу, шорсткість.

 

УДК 549.211.002.61:546.26.162

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

Порівняльний аналіз характеристик форми зерен і абразивної здатності порошків природного імпактного та синтетичного алмазу (стор. 83-93)

Проведено порівняльний кількісний аналіз характеристик форми та абразивної здатності зерен порошків природного імпактного та синтетичного алмазу. Досліджено особливості морфології зерен алмазних порошків, які впливають на їхню абразивну здатність, за такими  характеристиками: форма та питомий периметр проекції зерен, коефіцієнт їхньої сплющення та зовнішня питома поверхня порошку. Визначено показники диференціальної формоподібності проекції зерен досліджуваних порошків та їхню однорідність за цією характеристикою як ознакою якості порошків. Встановлено тенденцію та ступінь зміни показників аналізованих характеристик в разі переходу від порошків імпактного алмазу до порошків синтетичного алмазу. Проведено спільний кількісний аналіз зв’язку між виявленою тенденцією зміни характеристик морфології зерен досліджуваних алмазних порошків двох типів походження матеріалу та абразивною здатністю порошків.

Ключові слова: алмаз, імпактний, синтетичний, зерно, проекція, формоподібність, коефіцієнт сплющення, питома поверхня.

 

УДК 661.665.1:539.25:536.21

В. Г. Кулич¹, І. П. Фесенко^1, *, М. О. Ковтюх¹, В. М. Ткач¹, О. М. Кайдаш¹, Є. Ф. Кузьменко¹, В. І. Часник², В. В. Івженко^1
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²ДП НДІ ОРІОН, м. Київ, Україна
*igorfesenko@ukr.net

Мікроструктура та теплопровідність реакційноспеченого SiC (стор. 94-96)

Визначено теплопровідність щільної структури реакційноспеченого карбіду кремнію – керамічного матеріалу, одержаного просоченням каркасу SiC кремнієм з подальшою карбідизацією рідкої фази. Одержаний SiC-матеріал має теплопровідність 177 Вт/(м·К), що складає 36 % від теоретично передбаченого значення.

Ключові слова: карбід кремнію, інфільтрація кремнієм, мікроструктура, теплопровідність.