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

Надтверді гексагональні sp³-зв’язані політипи BN і BC₂N з кристалохімії та перших принципів (стор. 3-16)

У рамках кристалохімічного підходу запропоновано нові гексагональні (P6₃/mc) sp³-зв’язані політипи BN (4H, 6H і 8H) і потрійний BC₂N за допомогою. раціоналізованих замін C на B і N у гексагональному вуглецевому алотропі C₈ (4C вуглець) з топологією cfc та виконано розрахунки їхніх основних станів на основі теорії функціонала густини. Встановлено, що всі нові фази є когезійними і механічно (константи пружності) та динамічно (фононні зонні структури) стабільними. Згідно із сучасними моделями твердості нові фази було визнано надтвердими з твердістю за Віккерсом вище 50 ГПа. Їхні електронні зонні структури демонструють ізоляційну поведінку з великими забороненими зонами.

Ключові слова: політипи BN, BC₂N, теорія функціонала густини, кристалічна структура, твердість, фонони, зонні структури.

 

УДК 548.549.211

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

Поліедрична форма мінеральних включень у кристалах алмазу за даними гоніометрії (стор. 17-30)

На підставі власних досліджень та огляду публікацій узагальнено дані гоніометричного вивчення морфології кристалів мінеральних включень в алмазах із кімберлітів і розсипів. Розглянуто морфологію включень олівіну, гранату і хромшпінеліду. Для більшості вивчених включень цих мінералів інструментально доказано алмазну форму їхніх кристалів. Утворення такої форми – наслідок впливу на мінеральні включення негативної морфології кристалів алмазу як мінералу-господаря. Форма цих включень відображає всі особливості морфології алмазу: можливі прості форми, габітус, обрис і топографію поверхонь граней. Безсумнівними аргументами підтвердження сингенезису мінеральних включень з алмазною формою і кристалів алмазу, в яких вони знаходяться, є лише ознаки їхнього сумісного росту – наявність на кристалах-включеннях індукційних псевдоребер, псевдограней і псевдовершин.

Ключові слова: алмаз, мінеральні включення, олівін, гранат, хромшпінелід, кристаломорфологія, прості форми, механізм утворення алмазної форми включень.

 

УДК 675.92.026.79:621.921.34:541.124.7

Jialin Liu¹, Baoyan Liang^2, *, Mingli Jiao^2, **
¹School of Mechatronics Engineering, Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou, Henan, P.R. China
²Materials and Chemical Engineering School, Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou, Henan, P.R. China
*zwxlby@126.com
**jml@zut.edu.cn

Низькотемпературний синтез покриття TiC на поверхні алмазу реакцією теплового вибуху (стор. 31-38)

Покриття TiC було швидко сформовано на поверхні алмазних частинок за допомогою реакції термічного вибуху з використанням порошків Ti/вуглецева сажа/політетрафторетилен/алмаз як сировини. Для аналізу та спостереження фазового складу і мікроструктури покриття використовували рентгенівську дифракцію та електронну мікроскопію. Результати показують, що після реакції теплового вибуху фазовий склад зв’язуючих речовин був такий: TiC, Ti та TiF₃. На поверхні алмазу, одержаної після реакції, можна отримати хороше покриття. Змінюючи вміст алмазів у сировині, можна регулювати фазовий склад покриття. Покриття на поверхні алмазу в основному складалося з TiC: коли вміст алмазів у сировині становив 20–40 % (за масою), покриття складалося з TiC і TiF₃, у випадку вмісту алмазів у сировині 60–80 % (за масою), покриття складалося з TiC і Ti.

Ключові слова: TiC, покриття, алмаз, термічний вибух.

 

УДК 620.22-621.921.34:539.422.25

Б. Т. Ратов¹, В. A. Мечник^2, *, М. О. Бондаренко², E. C. Геворкян^{3, 4}, В. M. Колодніцький^2, **, А. Б. Калжанова⁵, П. С. Сундєтова⁵, З. Г. Утєпов^5
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, Radom, Poland
⁴Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків, Україна
⁵Каспійський університет технології та інжинірингу ім. Ш. Єсенова, м. Актау, Казахстан
*vlad.mechnik2019@gmail.com
**vasylkolod56@gmail.com

Фазоутворення і алмазоутримання в композитах С_алмаз‒(WC‒Co)‒ZrO₂, спечених методом іскро-плазмового спікання (стор. 39-58)

Наведено нові дані про вплив добавки нанопорошку ZrO₂ (в інтервалі від 0 до 10 % (за масою)) на фазоутворення, структурні зміни твердосплавної матриці в області руйнування під час ударного навантаження та алмазоутримання в композиційних алмазовмісних матеріалах 25С_алмаз–70,5WC–4,5Co, сформованих методом іскро-плазмового спікання. Спечений вихідний композит 94WC‒6Co складається з гексагональної фази WC з параметрами решітки a = 0,2906 нм, с = 0,2837 нм, кубічної фази Co₃W₃C (а = 1,1112 нм) і гексагональної фази графіту. Спечені композити з вмістом ZrO₂ від 0,5 до 10 % складаються зі структурних фаз WC, Co₃W₃C, аморфного вуглецю і тетрагональної фази ZrO₂ (а = 0,36019 нм, с = 0,5174 нм). Показано, що зі збільшенням вмісту ZrO₂ відбувається більш інтенсивне подрібнення фазових складових та зменшення середніх значень мікродеформацій у напрямках с і а композита 94WC‒6Co. Додавання ZrO₂ до складу композита 25С_алмаз–70,5WC–4,5Co сприяє покращенню алмазоутримання. Підвищення алмазоутримання в спечених композитах пов’язано з більшим вмістом у них тетрагональної фази ZrO₂, що забезпечує трансформаційний механізм зміцнення матеріалу твердосплавної матриці, перетвореннями її структури на більш щільну, а також формуванням більш дрібнозернистої структури матриці з тонкими прошарками кобальтової зв’язки між зернами WC.

Ключові слова: композит, матриця, склад, фаза, карбід вольфраму, кобальт, діоксид цирконію, алмазоутримання, іскро-плазмове спікання.

 

УДК 681.3:532.5

О. О. Єфремов^{1, 2}, О. Г. Гонтар², О. Б. Логінова², Г. Д. Ільницька², С. П. Старик^2, *
¹Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАН України, м. Київ, Україна
²Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*s.starik@ukr.net

Теоретичне та експериментальне дослідження поведінки крапель рідин на гетерогенних поверхнях (стор. 59-75)

Проведено порівняльний аналіз отриманих методом лежачої краплі дослідних даних щодо поведінки крапель рідин на гетерогенних поверхнях в умовах трансформації форми краплі магнітним полем, її переміщення вздовж поверхні під дією горизонтальної зовнішньої сили, у разі відриву і падіння краплі на тверду поверхню з результатами моделювання методом ґраток Больцмана у рамках двовимірної моделі. У більшості випадків має місце задовільне якісне узгодження розрахованих та дослідних даних, що доводить придатність і ефективність запропонованого теоретичного підходу під час дослідження широкого кола явищ контактної взаємодії між рідиною та гетерогенною твердою фазою на мезо- і макрорівні.

Ключові слова: ґратковий метод Больцмана, моделювання, гістерезис змочування, розтікання, гідрофільність, гетерогенна поверхня, нано­суспензія, пористе середовище, магнітне поле.

 

УДК 621.9.025.77:615.46:616.728

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

Алмазне шліфування керамічних куль у кільцевій канавці (стор. 76-88)

Для алмазного шліфування керамічних куль з нітриду кремнію у кільцевій канавці і з круговою подачею представлено результати експериментального дослідження впливу режиму обробки на точність форми куль й зношування поверхні алмазного круга. Показниками точності форми шліфованих куль були непостійність діаметра кулі й форм-фактор круглограми, зношування поверхні круга – кут нахилу робочої поверхні у радіальному напрямку й коефіцієнт кривини. Означений вплив описано адекватно лінійними залежностями непостійності діаметра кулі  від частоти кругової подачі й частоти обертання круга, форм-фактора від подачі круга, а кута нахилу й коефіцієнта кривини від частоти кругової подачі. Спрогнозовано значення параметрів режиму обробки, за яких застосування дослідженої схеми шліфування куль є доцільним.

Ключові слова: керамічні кулі з нітриду кремнію, алмазне шліфування, режим обробки, непостійність діаметра кулі, форм-фактор круглограми кулі, зношування круга.

 

УДК 621.921

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

Круги з КНБ для шліфування швидкорізальної сталі без охолодження: питома енергоємність обробки та енергетичний коефіцієнт корисної дії (стор. 89-97)

За дослідженнями шліфування швидкорізальної сталі кругами з кубічного нітриду бору показано, що для оцінки енергоефективності шліфування алмазно-абразивними кругами з надтвердих матеріалів (НТМ) важкооброблюваних інструментальних матеріалів через показник питомої енергоємності процесу шліфування, що визначають як відношення ефективної потужності шліфування до продуктивності шліфування, для отримання даних, відповідних процесу обробки, необхідно у показниках питомої енергоємності та енергетичного коефіцієнта корисної дії додатково враховувати зношуваність алмазно-абразивних кругів через показник відносних витрат зерен НТМ в робочому шарі круга під час шліфування. Запропоновано нову залежність для розрахунку енергетичного коефіцієнта корисної дії (ККД) для процесів алмазно-абразивної обробки кругами з НТМ. Показано, що зниження температури в зоні шліфування підвищує енергетичний ККД. Визначено, що для зниження температури в зоні шліфування бажано уникати металічного покриття на зернах НТМ та використовувати підвищену концентрацію зерен НТМ в робочому шарі круга, що, як наслідок, підвищить енергетичний ККД. Останнє підтверджується і аналізом наданої формули розрахунку ККД.

Ключові слова: питома енергоємність шліфування, енергетичний коефіцієнт корисної дії, швидкорізальна сталь, круги з кубічного нітриду бору.

 

УДК 666.3:539.5

Т. О. Пріхна¹, П. П. Барвицький¹, О. О. Васільєв², В. Б. Муратов², П. В. Мазур², В. Б. Свердун¹, В. М. Колодніцький¹, В. І. Омеляненко¹, І. П. Фесенко^1, *
¹Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, м. Київ, Україна
*igorfesenko@ukr.net

Теплопровідність гарячепресованого керамічного композита AlB₁₂–AlN (стор. 98-100)

Представлено результати дослідження теплопровідності керамічного композита системи AlB₁₂–AlN, одержаного гарячим пресуванням з різною концентрацією AlN. Виміряно коефіцієнт теплопровідності зразків композита за кімнатної температури і апроксимовано його значення для AlB₁₂.

Ключові слова: додекаборид алюмінію, нітрид алюмінію, гаряче пресування, теплопровідність.