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

Пошук з перших принципів нових ультратвердих алотропів вуглецю високої щільності: гексагональні C₆, C₉ і C₁₂ (стор. 3-13)

Гексагональні алотропи вуглецю C₆, C₉ і C₁₂ з топологією qtz, sta і lon відповідно було передбачено на основі кристалохімії та розрахунків з перших принципів. Нові алотропи є механічно (пружні властивості) і динамічно (фонони) стабільними фазами і характеризуються ультрависокою твердістю за Віккерсом, виключно високою для qtz C₆ і C₁₂, близькою до раніше вивченої qtz C₃. Електронні зонні структури всіх нових алотропів демонструють поведінку від напівпровідникової до ізоляційної. lon C₁₂ можна розглядати як новий “суперлонсдейліт”.

Ключові слова: алотропи вуглецю, розрахунки з перших принципів, щільність, твердість, фонони, ізолятори.

 

УДК 534.631:539.32:539.42:658.562

Л. М. Девін*, М. П. Беженар, С. В. Ричев
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*ldevin350@gmail.com

Особливості вимірювання модуля пружності та декременту коливань полікристалів надтвердих матеріалів динамічним методом (стор. 14-21)

Визначено резонансні частоти власних коливань зразків у формі диска в залежності від модуля пружності й розмірів зразка. Виконано оцінку впливу місця закріплення зразка на точність визначення модуля пружності та декременту коливань партій зразків полікристалів з кубічного нітриду бору та алмазу. Всі розглянуті варіанти спечених полікристалів можна розділити на три групи в залежності від вмісту алмазного порошку. Властивості (модуль пружності, декремент коливань, швидкість звуку, добротність) кожній з цих груп полікристалів відрізняються.

Ключові слова: кубічний нітрид бору, декремент коливань, добротність, модуль пружності

 

УДК 666.3:539.422.25

Junlong Sun¹, Weifu Zhao¹, Zhizhen Li², Bin Li³, Changxia Liu^1, *
¹School of Transportation, Ludong University, Yantai, Shandong Province, P. R. China
²Yantai EDDIE Ruineng Superhard Tools Co., Ltd, Yantai, Shandong Province, P. R. China
³School of Intelligent Manufacturing, Luoyang Institute of Science and Technology, Luoyang, P. R. China
*liuchangxia2013@163.com

Вплив добавок Al₂O₃ та Yb₂O₃ на механічні характеристики та поведінку під час термічного удару цирконієвих композитів, виготовлених іскровим плазмовим спіканням (стор. 22-34)

ZrO₂–Y₂O₃ з різним вмістом добавок Al₂O₃–Yb₂O₃ виготовлено методом іскрового плазмового спікання (SPS). Досліджено вплив добавок Al₂O₃ та Yb₂O₃ на механічні властивості, фазове перетворення, стійкість до термічного удару та мікроструктуру композитів ZrO₂–Y₂O_3. Додавання Al₂O₃ та Yb₂O₃ сприяло посиленню фазового перетворення та ущільненню композитів ZrO₂–Y₂O₃, виготовлених методом SPS. Композити ZrO₂–Y₂O₃ мали оптимальні комплексні характеристики за вмістом Al₂O₃ та Yb₂O₃ 10 і 4 % (за масою) відповідно. Стійкість до термічного удару (TSR), твердість, в’язкість руйнування, міцність і відносна щільність можуть бути досягнуті на рівні 344 °C, 13,6 ГПа, 5,7 МПа·м^1/2, 900 МПа та 99,5 % відповідно. Поєднання зменшення розміру зерна, зміни режиму руйнування, підвищення щільності, фазового перетворення сприяла покращенню TSR та механічних характеристик композитів ZrO₂–Y₂O₃, виготовлених методом SPS.

Ключові слова: цирконій, іскрове плазмове спікання, Al₂O₃, механічні показники, поведінка у разі термічного удару.

 

УДК 621.9.01:519.233.5

Manojit Das, Soumya R. Parimanik, Trupti Ranjan Mahapatra*, Debadutta Mishra, Dilip Kumar Sahu
Department of Production Engineering, Veer Surendra University of Technology, Burla, Odisha, India
*trmahapatra_pe@vssut.ac.in

Характеристики, моделювання оброблюваності та покращення продуктивності механічної обробки зміцненого графеном алюмінієвого метал-матричного композита за допомогою методів поверхні відгуку на основі центрального композиційного плану та корисності (стор. 35-64)

Досліджено оброблюваність алюмінієвого металевого матричного композита (АММК) на основі графену з використанням полікристалічного алмазного інструмента з карбідною вставкою в сухому середовищі та порівнено його з оброблюваністю чистого алюмінію. АММК синтезували у процесі зміцнення частинками графену (0, 0,5, 1, 2 і 3 % (за масою)) за допомогою процесу лиття з перемішуванням і визначали їхню щільність, розтягування, стиснення, мікротвердість та морфологічні властивості. Оптимізацію реакції виконують для мінімізації двох факторів шорсткості поверхні (Ra і Rz), зменшення споживання енергії та вібрації (середнє прискорення). Для планування експериментів реалізовано метод поверхні відгуку на основі центрального композиційного плану (МПВ на основі ЦКП) та подальше регресійне моделювання відгуку вищого порядку фактичних результатів процесу. Характеристика та оброблюваність АММК, що містять більше (1, 2 і 3) % (за масою) графену, вперше досліджено разом з оптимізацією багатьох характеристик (Ra, Rz, енергоспоживання та вібрація). Оптимальна комбінація параметрів процесу, що приводить до одночасної мінімізації всіх відгуків, також отримана за допомогою концепції корисності, порівняно з тими, які отримані за допомогою підходу бажаності в методі поверхні відгуку і перевірені через проведення підтверджувального тесту. Покращення значень шорсткості поверхні (7,85 і 36,26 % для Ra і Rz відповідно) і середнє прискорення (18,09 %) спостерігали за допомогою методу корисності в порівнянні з МПВ на основі ЦКП. Також спостерігали покращені вихідні результати порівняно з оброблюваністю чистого алюмінію.

Ключові слова: оброблюваність, графен, алюмінієвий металевий матричний композит, центральний композиційний план, метод корисності, дисперсійний аналіз.

 

УДК 621.9.025.77:615.46:616.728

С. В. Сохань*, В. В. Возний, В. Г. Сороченко, М. П. Гаманюк
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*svsokh@gmail.com

Алмазне шліфування керамічних куль з круговою подачею (стор. 65-79)

Для алмазного шліфування керамічних куль з нітриду кремнію з круговою подачею представлено результати експериментального дослідження впливу режиму обробки на зношування поверхні алмазного круга й точність форми куль. Показниками зношування поверхні круга були кут нахилу робочої поверхні у радіальному напрямку й коефіцієнт кривизни, точності форми шліфованих куль – непостійність діаметра кулі й форм-фактор круглограми. Ефекти, які спостерігали, описано адекватними лінійними залежностями кута нахилу й коефіцієнта кривизни від частоти подачі заготовок, непостійності діаметра кулі від частоти обертання круга, а форм-фактору – від обох параметрів. Визначено комбінації факторів режиму обробки у межах дослідженого діапазону змінювання, які є підґрунтям для наступної оптимізації значень вказаних показників.

Ключові слова: керамічні кулі з нітриду кремнію, алмазне шліфування, кругова подача заготовок, дискретна подача круга на врізання, час-тоти подачі заготовок й обертання круга, зношування круга, непостійність діаметра кулі, форм-фактор круглограми кулі.

 

УДК 621.921

В. В. Смоквина*, В. І. Лавріненко**, Г. Д. Ільницька***
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*v.smokvyna@gmail.com
**lavrinen52@gmail.com
***gil-ism@ukr.net

Дефектність зерен синтетичного алмазу невеликої міцності – недолік та позитив у разі їхнього використання в шліфувальному інструменті (стор. 80-91)

Досліджено характеристики синтетичних алмазів невеликої (АС6–АС32) міцності, які застосовують у процесах алмазного шліфування, що мають високі шорсткість і пористість, наявність домішок і включень, показано, як такі показники впливають на фізико-механічні властивості алмазів. Розглянуто можливості застосування дефектних синтетичних алмазів невеликої міцності. Доведено, що їхня дефектність може бути позитивною характеристикою у разі застосування в шліфувальному інструменті – саме наявність домішок і включень в алмазах разом з їхньою природною пористістю може покращити показник міцності за рахунок додаткової термообробки та збільшити утримання зерен у зв’язуючому матеріалі шліфувального круга. Визначено граничні умови за показником міцності алмазних зерен, де наявність дефектності є позитивною характеристикою. Наведено параметри дефектності алмазних зерен у разі зміни їхнього показника міцності і показано який вид дефектності може збільшити працездатність алмазних кругів.

Ключові слова: синтетичні алмази, пористість, шорсткість, домішки і включення, показник міцності алмазних зерен, фізико-механічні властивості.

 

УДК 548.211

В. М. Квасниця
Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М. П. Семененка НАН України, м. Київ, Україна
kvasnytsya@ukr.net

Основні морфологічні різновиди алмазних кубів (стор. 92-97)

Охарактеризовано два основних різновиди кубічних кристалів природного алмазу і мікротопографію їхніх граней та показана їх відмінність від кубічних кристалів штучного алмазу. Особливості морфології кубічних кристалів алмазу зумовлені їхніми механізмами росту.

Ключові слова: алмаз, кристаломорфологія, кубічні кристали, мікротопографія, механізм росту.