УДК 666.3:539.5, 621.315.592.4

Л. О. Романко*, О. О. Бочечка, О. І. Чернієнко, О. В. Кущ
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*ludmila.romanko@gmail.com

Діелектричні властивості полікристалів синтетичного алмазу (стор. 3-18)

Досліджено зміну діелектричних властивостей, електричної провідності та комплексного імпедансу полікристалічних зразків, спечених з порошку синтетичного алмазу за тиску 8 ГПа і різних температур, як функцію температури і частоти. Зразок, отриманий за більш високої температури, має більшу електричну провідність, яка формується за рахунок провідності по міжзеренним границям, та більш високе значення діелектричної проникності й більш сильнішу дисперсію за рахунок розподіленої ємності, що виникає під час формування збіднених носіями заряду шарів на межі середовищ з різною провідністю. Аналіз комплексного імпедансу з використанням методу еквівалентних схем показав, що для даних полікристалічних зразків домінуючий вплив за кімнатної температури мають міжзеренні границі.

Ключові слова: полікристали синтетичного алмазу, електропровідність, імпедансна спектроскопія.

 

УДК 548.5:546.26-162:62-987

Л. М. Девін^1,*, П. М. Литвин², С. О. Івахненко¹, О. О. Заневський^1
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАН України, м. Київ, Україна
*ldevin350@gmail.com

Вдосконалена методика дослідження руйнування НТНР-монокристалів алмазу через поширення тріщин під час ударних навантажень (стор. 19-28)

Представлено результати дослідження руйнування НТНР-монокристалів алмазу типу IIа під час ударних навантажень з використанням мірних стрижнів Гопкінсона–Кольского. За рахунок керованого дозування амплітуди та тривалості імпульсів навантаження отримано відбиток всієї історії поширення тріщини від її зародження в зоні максимальних напружень зі швидким поширенням і формуванням гладкої поверхні, з подальшим стабільним розвитком та формуванням густого масиву дрібних ребер аж до сповільнення і стрибкоподібного поширення тріщини з формуванням східчастої структури у процесі завершення формування відколу. Показано топографічні особливості поверхні руйнування розмірами від 3 до 600 нм засобами атомно-силової мікроскопії. Змодельований тривимірний розподіл еквівалентних напружень фон Мізеса у разі стискування в цілому кристалі та відповідних фрагментах кристалу після крихкого руйнування.

Ключові слова: НТНР-монокристали алмазу типу IIа, поширення тріщини, фрактографічні особливості руйнування, динамічне навантаження, історія поширення тріщини.

 

УДК 548.74:681.723

В. І. Грушко^1, *, Р. Ю. Чаплинський^2, **, Ю. С. Ямненко^{3, 4}, О. О. Лєщук¹, Є. І. Міцкевич¹, C. О. Івахненко¹, В. В. Лисаковський¹, О. О. Занєвський¹, Е. Є. Петросян², Т. В. Микитюк^2
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Інститут ядерних досліджень НАН України, м. Київ, Україна
³Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, м. Київ, Україна
⁴Institute for Advanced Study, Technical University of Munich, Germany
*dumerion@gmail.com
**chaplinskiyryu@gmail.com

Анізотропний транспорт заряду в алмазах, вирощених за високих тисків і температур (стор. 29-39)

Фотовольтаїчним методом визначено анізотропію транспортних властивостей основних носіїв заряду в HPHT алмазах з електронним типом провідності. Виконано порівняльний аналіз рухливості та часу життя основних носіїв зарядів в кубічному {001} та октаедричному {111} секторах росту монокристалів алмазу, вирощених у системі Fe–Ni–C. Рухливість основних носіїв оцінювали за експериментально вимірюваною залежністю питомого опору алмазного зразка від прикладеної до його контактів напруги. У разі зміни напруженості електричного поля в діапазоні від –1 до 1 В×мкм^–1 питомий опір зразків з кубічного та октаедричного секторів росту алмазу змінювався в середньому в межах 0,15×10¹³–2,5×10¹³ та 0,1×10¹³–0,8×10¹³ Ом·см відповідно. Оцінку часу життя основних носіїв виконували за вимірами спектральної струмової чутливості у разі опромінення алмазу УФ світлом з довжиною хвилі 225 нм. Встановлено, що найкращі значення рухливості та часу життя мають зразки алмазу, вирізані з кубічного сектора росту кристала. В таких зразках час життя та рухливість основних носіїв відповідно у 3,5–4,5 та 1,7–2,5 разів більші, ніж в зразках, отриманих з октаедричного сектора. Результати досліджень показали придатність фотовольтаїчного методу для швидкого та ефективного порівняльного аналізу транспортних властивостей носіїв заряду, що може бути використане в технології відбору алмазних субстратів у виробництві електронних приладів на основі алмазу.

Ключові слова: анізотропія електрофізичних властивостей, HPHT алмази, сектори росту алмазу, фотовольтаїчний метод.

 

УДК 621.762

О. А. Юркова, А. В. Мініцький*, С. О. Наконечний, Є. С. Шапошнікова, І. І. Білик
Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського”, Київ, Україна
*aminitsky@gmail.com

Дослідження впливу високошвидкісних режимів спікання на структуру та властивості твердосплавного композита на основі WC з високоентропійною зв’язкою (стор. 40-49)

Встановлено вплив швидкісних режимів спікання електронно-променевим (EBS) та іскро-плазмовим (SPS) методами на формування мікроструктури та властивостей композита 90WC + 10FeCrNiWMo (в % (за масою)). Встановлено вплив технологічних параметрів спікання на формування структури та фазового складу металокерамічного композита з високоентропійною зв’язкою. Встановлено зміну стехіометричного складу карбіду вольфраму після спікання композита методом SPS. Проведено порівняння механічних властивостей (міцності, твердості, тріщиностійкості, міцності на стиск) для зразків, спечених методами EBS та SPS. Встановлено, що за оптимальних режимів електронно-променевий метод спікання металокерамічного композита з високоентропійною зв’язкою є більш перспективним, порівняно з іскро-плазмовим методом. Результати досліджень можуть бути використані в інструментальному виробництві та у військовій промисловості для виготовлення бронебійних сердечників стрілецької зброї.

Ключові слова: високоентропійний сплав, карбід вольфраму, електронно-променеве спікання, іскро-плазмове спікання.

 

УДК 667.64:678.026

А. В. Букетов^1, *, Ю. М. Шульга¹, І. П. Фесенко^2, **, О. М. Безбах¹, О. А. Пастух^3, ***
¹Херсонська державна морська академія, м. Херсон, Україна
²Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
³Тернопільський національний технічний університет ім. Івана Пулюя, м. Тернопіль, Україна
*buketov@tntu.edu.ua
**igorfesenko@ukr.net
***oleg.pastuh@gmail.com

Збільшення ресурсу засобів водного транспорту внаслідок застосування багатофункціональних композитів з полімерною матрицею, ультрадисперсним алмазом і дискретним волокнистим наповнювачем (стор. 50-68)

Розроблено полімерні композити з поліпшеними механічними і теплофізичними властивостями на основі епоксидної смоли. У епоксидний олігомер для підвищення характеристик матеріалів вводили ультрадисперсний алмаз та багатофункціональний дискретний волокнистий наповнювач (поліестер–віскоза–еластан). Досліджено властивості композитів: твердість, залишкові напруження, термічний коефіцієнт лінійного розширення. Встановлено, що оптимальний вміст багатофункціонального дискретного волокнистого наповнювача, що знаходиться в діапазоні q = 0,02–0,03 % (за масою) на 100 % (за масою) епоксидної матриці та 0,05 % (за масою) ультрадисперсного алмазу. Запропоновано моделі формування структури композитів у процесі їхнього зшивання. Вони охоплюють наявність у композитах безпосередньо полімеру, додаткового наповнювача у вигляді волокон, а також третьої структури – зовнішніх поверхневих шарів, які формуються навколо волокон у процесі полімеризації. Моделі ілюструють утворення структури композитів на мікро-, мезо- та макрорівнях.

Ключові слова: полімерний композиційний матеріал, модифікована ультразвуком епоксидна матриця, ультрадисперсний алмаз, дискретні волокна, механічні та теплофізичні властивості, модель структуроутворення.

 

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

Утворення і локалізація нальоту з наночастинок зносу полірувального порошку на оброблюваній поверхні під час полірування полімерних оптичних матеріалів (стор. 69-80)

В результаті дослідження закономірностей утворення і локалізації нальоту з наночастинок зносу полірувального порошку на оброблюваній поверхні під час полірування полімерних матеріалів за допомогою дисперсних систем з мікро- і нанопорошків встановлено, що повний переріз розсіювання наночастинок зносу полірувального порошку на наночастинках шламу нелінійно зростає за підвищення середньої швидкості їхнього руху, екстремально залежить від добутку спектрального розділення на розділення за діелектричною проникністю між оброблюваним матеріалом, полірувальним порошком і дисперсною системою і експоненціально збільшується за підвищення розладнання резонатора. Показано, що утворення нальоту на оброблюваній поверхні є найбільш ймовірним під час полірування полістиролу за допомогою мікропорошку двооксиду церію у разі досягнення найбільшого значення повного перерізу розсіювання наночастинок зносу полірувального порошку на наночастинках шламу 49,7 Мб. Експериментально підтверджено, що локалізація нальоту з наночастинок зносу полірувального порошку на оброблюваній поверхні відбувається у відповідності до функції розподілу повного перерізу розсіювання наночастинок зносу полірувального порошку на наночастинках шламу за коловими зонами, яка добре узгоджується з результатами експериментів за відхилення 12,5 %. Експериментально визначено середню товщину фрагментів нальоту з наночастинок зносу полірувального порошку, що утворюють повне або часткове покриття поверхні деталі, яка складає 1,1–1,5 мкм.

Ключові слова: полірування, полімерні матеріали, розсіювання наночастинок, фрагменти нальоту.

 

УДК 549.211.002.61:546.26.162

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

Флотаційне розділення як спосіб покращення однорідності порошків синтетичного алмазу за морфометричними характеристиками, формою зерен та зерновим складом (стор. 81-92)

Виконано аналіз застосування флотаційного розділення для порошків синтетичного алмазу, приведеного у різних публікаціях. Встановлено, що прикладне застосування цього методу фокусується загалом на збагаченні продукту синтезу алмазу та на покращенні якості уже виготовлених кондиційних порошків синтетичного алмазу за окремими їхніми характеристиками, зокрема за статичною міцністю зерен. Представлено результати порівняльного кількісного дослідження шорсткості проекції зерен, інших морфометричних характеристик і технологічних властивостей, пінного і камерного продуктів флотаційного розділення кондиційного шліфпорошку АС20 100/80. Вперше на кількісному рівні встановлено, що порошки пінної фракції мають менші показники шорсткості проекції зерен та їхнього питомого периметра у порівнянні з камерною фракцією. Саме ці морфометричні характеристики опосередковано відповідають за розвиток поверхні зерен, тобто за їхню шорсткість. Показано, що відомі науково-методичні засоби опосередковано-аналітичного діагностування морфометричних характеристик та технологічних властивостей алмазних шліфпорошків дозволяють отримувати достовірну інформацію для прийняття рішення щодо якості флотаційного розділення та доцільності повторного чи багатоступеневого застосування флотаційного розділення.

Ключові слова: алмазний шліфпорошок, флотація, розділення, морфометричні характеристики, технологічні властивості, однорідність.

 

УДК 621.921.343

Д. А. Стратійчук*, Л. М. Девін, С. В. Ричев, В. З. Туркевич
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля, НАН України, м. Київ, Україна
*d_strat@ukr.net

Динамічна границя міцності в разі розтягу керамоматричних композитів групи BL, отриманих в системах cBN–карбід–Al (стор. 93-95)

Досліджено динамічну границю міцності під час розтягування R_m^d надтвердих керамічних матеріалів групи BL, отриманих НРНТ спіканням в системах cBN–TiC–Al, cBN–TiCN–Al, cBN–TiC–WC–Al, cBN–Ti₄WC₅–Al, cBN–NbC–Al. Показано, що значення R_m^d для даних композитів знаходиться в межах 271–378 МПа, що є цілком достатнім для їхнього використання для різального інструменту під час металообробки.

Ключові слова: динамічна границя міцності під час розтягування, надтверда cBN кераміка, керамоматричні композити BL-групи, НРНТ спікання.

 

УДК 621.923:661.65:621.9.047

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

Про вплив водневого показника технологічної рідини на експлуатаційні характеристики алмазно-абразивних кругів (стор. 96-100)

Показано, що значення водневого показника технологічної рідини, в середовищі якої відбувається контакт інструмента і деталі та поляризація такої рідини під час тертя, впливає на процес алмазно-абразивної обробки інструментальних матеріалів. Встановлено, що під час обробки алмазним інструментом твердих сплавів треба застосовувати рідини з нейтральним рН 7, а під час шліфування оксидних керамік – технологічні рідини з підвищеним значенням рН до 8–9. Застосування поляризованої, а саме, активованої гідрат-іонами технологічної рідини в процесі обробки алмазним інструментом пористої і провідної оксидно-карбідної кераміки дозволяє знизити знос круга та питому енергоємність шліфування до 2 разів.

Ключові слова: технологічна рідина, водневий показник, активована гідрат-іонами вода, питома енергоємність, алмазно-абразивна обробка.