УДК 541.16

S. F. Matar¹, V. L. Solozhenko^2, *
¹Lebanese German University (LGU), Sahel Alma, Jounieh, Lebanon
²LSPM–CNRS, Université Sorbonne Paris Nord, Villetaneuse, France
*vladimir.solozhenko@univ-paris13.fr

Нові ультратверді алотропи вуглецю з кристалохімії та перших принципів: ромбоедричні ene-C₂₁ та yne-C₂₄ (стор. 3-12)

Ромбоедричні ene-C₂₁ і yne-C₂₄, що характеризуються наявністю зв’язків C=C та CºC відповідно, вставлених у 9R політип алмазу C₁₈, запропоновано як нові ультратверді алотропи вуглецю з кристалохімії та перших принципів. Як і 9R C₁₈, вони належать до топології cfe, характерної для шаруватих політипів SiC. З ультратвердими властивостями, що наближаються до властивостей алмазу та лонсдейліту, ene-C₂₁ і yne-C₂₄ є динамічно стабільними з фононними ознаками, що ідентифікують високочастотні коливання C=C та CºC, подібні до молекулярного алену і ацетилену. Електронні зонні структури відповідають ізоляційному C₁₈, металічному ene-C₂₁ і напівпровідниковому yne-C₂₄.

Ключові слова: політипи алмазу, гібридизація, теорія функціонала густини, твердість, фонони, електронна структура.

 

УДК 666.3:539.5

Ю. Ю. Румянцева^1, *, С. О. Лисовенко², В. З. Туркевич², П. П. Клімчик¹, Н. М. Білявіна³, В. М. Бушля⁴, Д. О. Савченко², С. Ан. Клименко², Д. В. Туркевич^2
1Łukasiewicz Research Network – Krakow Institute of Technology, Krakow, Poland
²Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
³Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, м. Київ, Україна
⁴Division of Production and Materials Engineering, Lund University, Lund, Sweden
*yrumuanceva@gmail.com

Особливості реакційної взаємодії нітриду бору з нітридом танталу за присутності мікроволокон та рідкого алюмінію (стор. 13-16)

Представлено результати термодинамічного моделювання надтвердих матеріалів на основі кубічного нітриду бору (cBN) зі зв’язкою нітриду танталу (TaN) та добавками алюмінію, а також мікроволокон різної фізико-хімічної природи (оксидних (Al₂O₃, Mg₂B₂O₅) та не оксидних (SiC, Si₃N₄)). Проведено експериментальну перевірку теоретично обрахованої хімічної взаємодії між компонентами надтвердих композиційних матеріалів. Встановлено, що хімічна природа мікроволокон значно впливає на реакційну взаємодію між матеріалом матриці сBN та зв’язки TaN за участю рідкого алюмінію з утворенням бориду танталу.

Ключові слова: термобаричне спікання, кубічний нітрид бору, термодинамічне моделювання, мікроволокна.

 

УДК 549.211

Р. Вірт^1, *, В. М. Квасниця^2, **, А. Шрайбер^1
1Helmholtz Center Potsdam and German Research Center for Geosciences, Section 3.5: Interface Geochemistry, Telegrafenberg, Potsdam, Germany
²Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М. П. Семененка НАН України, м. Київ, Україна
*wirth@gfz-potsdam.de
**kvasnytsya@ukr.net

Октаедричні структури наростання на імпактному алмазі (стор. 17-25)

Охарактеризовано нано- і мікрометрові нарости на (0001) поверхні імпактного апографітового алмазу. Нарости задокументовано як октаедри, зрідка куби, їхні двійники зростання і проростання та неправильні зростки. Вивчено особливості внутрішньої будови цих наростів та їхній хімічний склад. Спростовано раніше опубліковані висновки про їхню глобулярну будову і блоковий механізм росту. Представлено механізм утворення цих наростів.

Ключові слова: алмаз, морфологія кристала, параморфоза, механізм росту.

 

УДК 666.3:539.5

Т. Б. Сербенюк^1, *, Т. О. Пріхна^1, **, В. Б. Свердун¹, В. В. Олійник², В. І. Григорук², В. В. Загородній², М. В. Карпець¹, С. С. Пономарьов³, А. А. Марченко¹, Л. О. Полікарпова^1
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, м. Київ, Україна
³Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАН України, м. Київ, Україна
*serbenuk@ukr.net
**prikhna@ukr.net

Вплив зміни концентрації графітової складової у структурі композиційних матеріалів на основі AlN на їхні електродинамічні властивості (стор. 26-36)

В діапазоні частот 1–10 ГГц досліджено електродинамічні властивості нових композиційних матеріалів, виготовлених методом вільного спікання на основі AlN з додаванням 1–5 % (за масою) порошку алмазу. Дослідженнями структури і фазового складу встановлено, що в процесі спікання відбувається процес графітизації порошку алмазу, а згідно з рентгенофазовим аналізом, після уточнення результатів методом Рітвельда, вміст графітової фази становив 0,8, 1,7, 3,8 % (за масою) для матеріалів, у які перед спіканням додавали відповідно 1, 3, 5 % (за масою) порошку алмазу. Дослідження електродинамічних характеристик показало зростання уявної і дійсної діелектричної проникності зі збільшенням вмісту графіту. Діелектричні втрати на частоті 10 ГГц зростали від 0,05 до 0,08 для композитів у разі збільшення кількості графітової фази від 0,8 до 3,8 % (за масою).

Ключові слова: композиційний матеріал, AlN, графіт, мікрохвильова електроніка, діелектричні втрати, електродинамічні властивості.

 

УДК 666.3:661.657.2

Маньтан Дуань, Є. В. Солодкий, Ю. І. Богомол*
Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського”, Київ, Україна
*ubohomol@iff.kpi.ua

Стан та перспективи розвитку досліджень з виготовлення високоентропійної боридної кераміки (Огляд) (стор. 37-48)

 

Проведено узагальнення та аналіз сучасного стану розвитку і оптимізація методів синтезу порошків та технологій виготовлення високоентропійнних диборидів, досліджено процес виготовлення щільних матеріалів, а також проведено аналіз та прогнозування напрямків їхнього розвитку.

Ключові слова: високоентропійна діборидна кераміка, синтез порошків, екстремальні умови роботи.

 

УДК 669.018.25

І. О. Гнатенко^1, *, І. В. Андреєв¹, C. О. Лисовенко¹, О. С. Роїк², О. С. Осіпов¹, Т. О. Косенчук^1
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, м. Київ, Україна
*gnatenko_i@ukr.net

Вплив температури баротермічної обробки спечених твердих сплавів на еволюцію їхньої структури та властивостей (стор. 49-57)

Здійснено дослідження впливу температури баротермічної обробки за тиску 8 ГПа і температури 1450–1700 °С на зміну структури та властивостей твердих сплавів з різним вмістом кобальту. Встановлено, що застосування баротермічної обробки приводить до росту зерна карбідної фази на 30 % та до зниження загальної пористості. Водночас у сплавів WC–6Co, оброблених за умов твердофазного спікання, відбувається підвищення твердості та коефіцієнта інтенсивності напружень. Баротермічна обробка сплавів WC–15Co за температури існування рідкої фази приводить до утворення інтерметалідних фаз типу Co₃W₃C.

Ключові слова: твердий сплав, баротермічна обробка, апарат високого тиску, структура, твердість, рентгенофазовий аналіз.

 

УДК 621.923.7

Ю. Д. Філатов^1, *, В. І. Сідорко², С. В. Ковальов¹, А. Ю. Бояринцев³, В. А. Ковальов⁴, О. Я. Юрчишин^4
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Державне підприємство “Інженерно-виробничий центр АЛКОН” НТАК (АЛКОН) НАН України, м. Київ, Україна
³Інститут сцинтиляційних матеріалів НАН України, м. Харків, Україна
⁴Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського”, м. Київ, Україна
*filatov2045@gmail.com

Розсіювання наночастинок зносу полірувального порошку на наночастинках шламу під час полірування полімерних оптичних матеріалів (стор. 58-68)

В результаті дослідження закономірностей взаємодії наночастинок зносу полірувального порошку з наночастинками шламу під час полірування полімерних матеріалів за допомогою дисперсних систем з мікро- і нанопорошків на підставі ab initio розрахунків у відповідності до квантової теорії розсіювання встановлено, що наночастинки зносу полірувального порошку пружно розсіюються на наночастинках шламу виключно на кути 0° і 180° за диференціального перерізу розсіювання, який перевищує його значення для інших кутів в 10⁴–10⁵ разів. Показано, що повний переріз розсіювання наночастинок зносу на наночастинках шламу експоненціально зменшується зі збільшенням їхнього середнього розміру та зростає у разі підвищення концентрації. Під час полірування полімерних матеріалів за допомогою дисперсної системи ДС1 з підвищенням добротності резонатора повний переріз розсіювання наночастинок зносу на наночастинках шламу експоненціально зменшується. У разі використання дисперсної системи ДС2 повний переріз розсіювання наночастинок зносу на наночастинках шламу не залежить від добротності резонатора. Показано, що утворення нальоту з частинок зносу полірувального порошку на поверхні деталі найбільш ймовірне за максимальних значень повного перерізу розсіювання. Експериментально встановлено наявність нальоту у вигляді плівки товщиною 1,5 і 0,3 мкм, яка утворює повне або часткове покриття поверхні деталі під час полірування полістиролу і поліаллілдігліколькарбонату за допомогою дисперсної системи ДС2.

Ключові слова: полірування, полімерні матеріали, розсіювання наночастинок, добротність резонатора.

 

УДК 621.921

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

Явище відставання значень експлуатаційних показників шліфувальних кругів, викликане формозміною ріжучої поверхні круга в радіальному напрямку під час алмазно-абразивної обробки (стор. 69-76)

У процесі торцевого шліфування за умов багатопрохідної та глибинної обробки ріжуча поверхні круга набуває формозмін у радіальному напрямку. У разі досягнення критичної продуктивності шліфування, коли ріжуча поверхня круга не має резервів для збільшення, подальше підвищення продуктивності призводить до різкого зростання зносу кругів. Оскільки площа ріжучої поверхні круга надалі є стабільною, може відбуватися явище відставання значень експлуатаційних показників шліфувальних кругів у разі зменшення продуктивності шліфування за такої сталої площі. Таке відставання спостерігали для показників зносу кругів, питомої енергоємності та ефективної потужності шліфування, але не для показників шорсткості. Показано, що ріжучу поверхню круга можна припрацювати на величину критичної продуктивності, коли площа ріжучої поверхні досягає максимуму, і надалі працювати з меншими за критичні показниками продуктивності обробки, гарантовано досягаючи зменшення зносу круга та енергоємності обробки.

Ключові слова: формозміна ріжучої поверхні шліфувального круга, критична продуктивність шліфування, знос круга, питома енергоємність обробки, алмазно-абразивна обробка, показники шорсткості.

 

УДК 622.24.05

Є. А. Коровяка¹, А. О. Ігнатов¹, А. В. Павличенко¹, Karel Valouch², В. О. Расцвєтаєв^1, *, О. В. Матяш³, М. Р. Мекшун¹, С. О. Шипунов^1
1Національний технічний університет “Дніпровська політехніка”, м. Дніпро, Україна
²IHS Markit, Energy Engineering Solutions, Brno, Czech Republic
³Національний університет “Полтавська політехніка ім. Юрія Кондратюка”, м. Полтава, Україна
*rastsvietaiev.v.o@nmu.one

Дослідження особливостей роботи бурового породоруйнівного та технологічного інструмента (стор. 77-91)

Представлено порівняльний виклад основних результатів дослідження механізму функціонування бурових доліт із модернізованою системою озброєння та технологічного інструмента на вибої свердловини. Сформульовано інженерну методику розрахунку мінімально необхідного значення осьового навантаження, яке забезпечує реалізацію високоефективного об’ємного характеру руйнування. Доведено існування стійкого зв’язку між можливою глибиною занурення одиничного породоруйнівного елемента озброєння та реалізованою частотою обертання у разі додержання певного значення осьового навантаження. Визначено раціональні параметри режиму буріння для доліт діаметром 112 і 132 мм. Запропоновано спосіб формування схеми розташування озброєння на шарошці долота, яка дозволяє отримати приріст механічної швидкості на 50–100 % в кожному конкретному випадку. Відповідно до отриманих значень рейсової швидкості буріння пропонованими долотами, виявлено деяке виключення процесів повторного руйнування відокремлених від вибою часток породи під шарошкою, що дозволяє значно збільшити термін працездатності інструмента. Встановлено наявність поліпшення умов руйнування порід за дії гідростатичного тиску стовпа промивальної рідини у разі застосуванні доліт із модернізованим озброєнням. Показано можливість скорочення витрат потужності на обертання бурильної колони в середньому в 2–3 рази через застосування для хімічної обробки бурових розчинів спеціальних мастильних домішок. Одночасно з регулюванням мастильної здатності бурових розчинів, виявлено позитивний вплив активних домішок на показники в’язкості та статичного напруження зсуву, що дозволяє рекомендувати їх до застосування під час проходки порід, схильних до інтенсивного поглинання та шламоутворення.

Ключові слова: спорудження свердловин, буровий породоруйнівний та технологічний інструмент, бурильна колона, розвідувально-експлуата­ційне буріння, надтверді матеріали.

 

УДК 666.798.621.762.4

М. М. Прокопів^1, *, О. В. Харченко¹, І. В. Цап², І. Д. Гнилиця^2
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ, Україна
*keramtex@ukr.net

Кермет Cr₂O₃–22Cr інструментального призначення, одержаний методом електроспікання за тиску до 800 МПа (стор. 92-96)

Показано, що структура кермету Cr₂O₃–22 % (за масою)Cr, одержаного із суміші оксиду хрому і хрому методом електроспікання за температури 1520 °С і за тиску 40–300 МПа, має матрицю з оксиду хрому, в якій присутні включення Cr глобулярної форми розмірами 0,5–20 мкм, аналогічними розміру частинок вихідній суміші. За тиску від 300 до 800 МПа в структурі з’являються включення видовженої форми, вміст яких збільшується зі збільшенням тиску під час електроспікання за рахунок зменшення глобулярних зерен. Максимальні значення твердості за Віккерсом і тріщиностійкості, визначеної методом Палквіста, одержаного кермету є відповідно 20,2 ГПа і 7,6 МПа×м^1/2, а стійкість в умовах лезової перервної сухої обробки сталі 9Х12Ф (HRC 58‒60) – на рівні стійкості кераміки на основі Al₂O₃–TiC фірми “Sandvik Coro­mant”(Швеція).

Ключові слова: кермет, Cr₂O₃, Cr, структура, тиск, властивості.