УДК 620.22:621.921

В. І. Кущ, В. Г. Кулич
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м Київ, Україна
vkushch56@gmail.com

Теоретичні оцінки щільності упаковки двокомпонентних порошкових систем: огляд і порівняльний аналіз (стор. 3-18)

Проведено огляд та порівняльний аналіз відомих в літературі підходів і методів прогнозування щільності упаковки двокомпонентних порошкових систем. Запропоновано теоретичну модель бінарної суміші, яка забезпечує сплайн-апроксимацію розрахункових і дослідних даних з належною точністю. Параметрами моделі є фізичні величини, порівняння значень яких для різних бінарних систем дозволяє оцінити як вплив способу формування на щільність упаковки, так і міру відповідності наявних теоретичних моделей реальним порошковим матеріалам.

Ключові слова: порошковий матеріал, двокомпонентна система, упаковка, щільність, емпірична модель, фізична модель.

 

УДК 549.211

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

Синтетичні НРНТ алмази як псевдо-індикатори алмазоносності гірських порід (стор. 19-27)

Виконано порівняння синтетичних НРНТ і природних алмазів та показана суттєва різниця між ними. Виділено основні індикаторні ознаки синтетичних НРНТ алмазів, за якими можна розпізнавати їхні знахідки в природних об’єктах. Розглянута достовірність знахідок НРНТ алмазів у породах Українського кристалічного щита. Знахідки у пробах концентратів із кристалічних і теригенних порід алмазів подібних до їхніх синтетичних НРНТ кристалів є псевдо-індикаторами алмазоносності гірських порід і потребують детального вивчення.

Ключові слова: синтетичний НРНТ алмаз, природний алмаз, індикаторні ознаки.

 

УДК 661.657.5/.665:539.89:621.762.5

Xiangxiang Yin^{1, 2}, Peicheng Mo^3, *
¹Hydrochina Chengdu Engineering Corporation Limited, Chengdu, P.R. China
²College of Water Conservancy and Hydropower, Hohai University, Nanjing, P.R. China
³China Nonferrous Metal (Guilin) Geology and Mining Co., Ltd., Guilin, P.R. China
*2393707540@qq.com

Вплив тиску спікання на властивості карбідних вставок PcBN (стор. 28-36)

Синтезовано карбідні вставки PcBN (полікристалічний кубічний нітрид бору) з використанням cBN/Zr/Al в якості сировини за високих температури і тиску. Досліджено вплив тиску синтезу на міжфазну морфологію, зносостійкість, мікротвердість і площинність карбідної вставки PcBN. Результати випробувань показали, що зі збільшенням тиску синтезу міжфазний зв’язок композита стає більш щільним і однорідним, а міцність зчеплення між шаром cBN і підкладкою зі сплаву – вищою. Було покращено густину, мікротвердість і стійкість до стирання карбідної вставки PcBN. За надвисокого тиску відхилення товщини карбідної вставки PcBN поступово зменшується, розподіл товщини стає рівномірним, а площинність зразків кращою.

Ключові слова: високий тиск, полікристалічний кубічний нітрид бору, міжфазний зв’язок, зносостійкість.

 

УДК 621.921.34:546.26-162: 621.785

Danhui Han^1, *, Junlong Liu¹, Chong Peng¹, Baoyan Liang^2
1State Key Laboratory for High Performance Tools, Zhengzhou Research Institute for Abrasives & Grinding Co., Ltd, Zhengzhou, P.R. China
²Materials and Chemical Engineering School, Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou, P.R. China
*zwxlby@126.com

Створення структури композита алмаз/графен методом низькотемпературної термічної обробки (стор. 37-47)

Композит алмаз/графен було отримано з використанням оксиду графену (ОГ). Отримані композити досліджено за допомогою рентгенівської дифракції, скануючої електронної мікроскопії, просвічуючої електронної мікроскопії, рентгенівської фотоелектронної спектроскопії та інфрачервоної спектроскопії з перетворенням Фур’є. Вивчено вплив частинок різних розмірів і вмісту алмазів на фазовий склад і мікроструктуру виробів. Результати вказують на те, що ОГ  значно  відновлюється за температури ~ 200 °C. Більшість матеріалів ОГ були відновлені до графену. Вони збільшилися в розмірі, були відшаровані і набули форму, подібну до органа. На поверхні алмазних частинок за допомогою простої термічної обробки із сумішей алмазних і ОГ порошків утворювалося графенове покриття. Вплив покриття великих алмазних частинок був слабким через їхню високу інертність. Квазіядерно-оболонкову структуру композита алмаз/графен можна отримати з використанням дрібнозернисті алмази.

Ключові слова: термічне відновлення, графен, алмаз, композит.

 

УДК 621.315:666.3.017:546.2

В. І. Часник^1, *, Д. В. Часник², О. М. Кайдаш^3, **
¹Державне підприємство НДІ “Оріон”, м. Київ, Україна
²Український НДІ спеціальної техніки та судових експертиз Служби безпеки України, м. Київ, Україна
³Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*vassiliyiv@gmail.com

Енергія активації електропровідності та особливості поглинання мікрохвильового випромінювання у композиті AlN–SiC (стор. 48-55)

Досліджено одержані методом вільного спікання напівпровідникові композиційні матеріали системи AlN–50 % SiC–Y₃Al₅O₁₂ з високим рівнем поглинання мікрохвильового випромінювання 4,6 дБ/мм. Для одержаних композитів розраховані значення енергії активації електропровідності E_A в температурному інтервалі 20–800 °С, що складають 0,120–0,075 еВ для близьких до кімнатної температур 20–150 °С та зростають до 0,270–0,275 еВ у разі підвищення температури до 350–800 °С. Визначені значення енергії фотонів електромагнітної хвилі у діапазоні частот від 1 до 100 ГГц складають від 4,13·10^–6 до 4,13·10^–4 еВ. На основі квантової електродинаміки на атомарному рівні описано процес поглинання мікрохвильового випромінювання в напівпровідникових композитах системи AlN–SiC. Низькоенергетичні фотони електромагнітних хвиль, що падають на поверхню композита AlN–SiC, передають свою енергію електронам провідності приповерхневих шарів фази SiC та поглинаються ними. Електрони провідності через 10^–8 с випромінюють фотони на тій же частоті електромагнітної хвилі, переважно у ті ж самі зерна SiC. В результаті такої взаємодії відбувається поглинання електромагнітного випромінювання, та, як наслідок, дисипація енергії хвиль, після чого нагрівається увесь композит: спочатку частинки фази SiC, а згодом і зерна AlN.

Ключові слова: нітрид алюмінію, карбід кремнію, поглинання мікрохвильового випромінювання, електричний опір, енергія активації електропровідності, енергія фотонів електромагнітної хвилі.

 

УДК 666.539.3/6 (045)

А. Г. Довгаль*, Л. Б. Приймак, В. В. Варюхно, О. М. Білякович
Національний авіаційний університет, м. Київ, Україна
*andrii.dovhal@npp.nau.edu.ua

Вплив сталевого намелу на структуру та механічні властивості композитів системи SiC–Al₂O₃ (стор. 56-66)

Досліджено вплив сталевого намелу на структуру композита системи SiC– Al₂O₃, отриманого у сталевих барабанах зі сталевими розмельними тілами. Досліджено такі фізико-механічні властивості отриманих зразків, як міцність на згинання та твердість. Встановлено оптимальні значення цих характеристик відносно складу та технологічних режимів отримання.

Ключові слова: кераміка, композит, намел, міцність, твердість, густина, пористість.

 

УДК 621.923.7

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

Квантовий механізм полірування оптичного скла (стор. 67-79)

В результаті дослідження механізму полірування оптичного скла за допомогою дисперсних систем з порошків двооксиду церію встановлено, що знімання скла відбувається шляхом видалення наночастинок шламу з оброблюваної поверхні під час її взаємодії з частинками полірувального порошку, яка відбувається у відкритому мікрорезонаторі, утвореному поверхнями оброблюваного матеріалу і частинки полірувального порошку, внаслідок ферстерівського резонансного перенесення енергії між енергетичними рівнями частинок полірувального порошку і оброблюваного матеріалу. Показано, що в двохмодовій системі з дискретним спектром власних частот, кількість наночастинок шламу, які генеруються в системі оброблювана поверхня–дисперсна система–поверхня притира, зростає за збільшення коефіцієнта об’ємного зносу, часу життя збудженого стану кластерів оброблюваної поверхні і добротності мікрорезонатора. Розроблено методику розрахунку швидкості знімання оброблюваного матеріалу та параметрів шорсткості полірованих поверхонь і встановлено, що відхилення розрахованої продуктивності полірування від даних експерименту не перевищує 2 %, похибки розрахунку середнього арифметичного Ra і середнього квадратичного Rq відхилення профілю полірованої поверхні складають 10 %, а розрахункове значення найбільшої висоти профілю Rmax є заниженим в порівнянні з експериментальними даними на 40–50 %.

Ключові слова: полірування, оптичне скло, ферстерівське резонансне перенесення енергії, швидкість знімання матеріалу, шорсткість полірованої поверхні.

 

УДК 620.22-621.921.34:539.422.25

Б. Т. Ратов¹, В. А. Мечник^2, *, Е. С. Геворкян³, М. О. Бондаренко², В. M. Колодніцький^2, **, Н. С. Ахметова¹, Д. Л. Коростишевський², Р. У. Баямирова^4
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 Pułaski University of Technology and Humanities in Radom, Poland
⁴Каспійський університет технології та інжинірингу ім. Ш. Єсенова, м. Актау, Казахстан
*vlad.mechnik2019@gmail.com
**vasylkolod56@gmail.com

Дослідження зносостійкості імпрегнованих коронок на основі композитів системи С_алмаз‒(WC‒Co)‒ZrO₂ в разі буріння граніту (стор. 80-90)

Встановлено залежності швидкості зносу алмазних імпрегнованих коронок, виготовлених з композиційних алмазовмісних матеріалів (КАМ) 25С_алмаз–70,5WC–4,5Co і 25С_алмаз–68,62WC–4,38Co‒2ZrO₂ методом іскро-плаз­мового спікання в інтервалі температури 20‒1350 °С за тиску 30 МПа впродовж 3 хв, від швидкості обертання і осьового навантаження в разі буріння граніту. Показано, що додавання нанопорошку ZrO₂ у кількості 2 % (за масою) до складу КАМ 25С_алмаз–70,5WC–4,5Co приводить до триразового зменшення швидкості зношування. Зносостійкість алмазних імпрегнованих коронок, виготовлених з КАМ 25С_алмаз–70,5WC–4,5Co і 25С_алмаз–68,62WC–4,38Co‒2ZrO₂, найбільш висока за швидкості обертання 250 об/хв та осьового навантаження 900 кг, а найнижча – за швидкості обертання 750 об/хв та осьового навантаження 1250 кг. Виявлено, що підвищення зносостійкості алмазної імпрегнованої коронки, виготовленої з КАМ 25С_алмаз–68,62WC–4,38Co‒2ZrO₂, в порівнянні з коронкою, виготовленою з КАМ 25С_алмаз–70,5WC–4,5Co, обумовлено подрібненням зерен основної фази WC, зростанням відносної густини, границь міцності під час стиску і згинання, збільшенням в’язкості руйнування та формуванням міцного і надійного зчеплення алмазних зерен з твердосплавною матрицею. Отримані результати зі зносостійкості алмазних імпрегнованих коронок у поєднанні з дрібнозернистою структурою твердосплавної матриці і високим алмазоутриманням дозволяють застосовувати їх для виготовлення нових інструментів з підвищеними експлуатаційними властивостями для буріння міцних гірських порід.

Ключові слова: алмазна імпрегнована коронка, композит, карбід вольфраму, кобальт, діоксид цирконію, зносостійкість, іскро-плазмове спікання.

 

УДК 621.923

В. І. Лавріненко^1, *, В. Г. Полторацький¹, О. О. Пасічний¹, В. Ю. Солод^2, **
¹Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Дніпровський державний технічний університет МОН України, м. Кам’янське, Україна
*lavrinen52@gmail.com
**v_solod@ukr.net

Експлуатаційні показники шліфувального інструменту із зернами кубічного нітриду бору з комбінованими зносостійкими покриттями (стор. 91-97)

Досліджено вплив покриття поверхні зерен кубічного нітриду бору (cBN) на зносостійкість інструменту і продуктивність обробки. У разі невеликої (50 мм³/хв) продуктивності обробки коефіцієнт підвищення зносостійкості дорівнює 1,66 для покриття B₂O₃ + CеО₂, а для більш високої (200 мм³/хв) продуктивності обробки коефіцієнт підвищення зносостійкості дорівнює 1,13 для покриття B₂O₃ + В₄C. Показано, що за такої продуктивності обробки за параметром шорсткості обробленої поверхні Ra найкращим є покриття поверхні зерен cBN комбінацією оксиду та карбіду (B₂O₃ + SiC) як за зносостійкістю шліфувального круга, так і за шорсткістю оброблюваної поверхні. Встановлено, що у разі підвищеної продуктивності шліфування будь-яке покриття поверхні зерен cBN знижує параметр t50 і, як наслідок, тримальна здатність шорсткої поверхні, отриманої під час шліфування такими кругами, зменшується.

Ключові слова: комбіновані зносостійкі покриття, шліфувальний інструмент, зерна кубічного нітриду бору, експлуатаційні показники.

 

УДК 661.657:536.421.1:539.89

V. L. Solozhenko
LSPM–CNRS, Université Sorbonne Paris Nord, Villetaneuse, France
vladimir.solozhenko@univ-paris13.fr

Про плавлення арсеніду бору під тиском (стор. 98-100)

Плавлення кубічного арсеніду бору (BAs) досліджено за тиску до 8 ГПа з використанням in situ вимірювань електричного опору. Виявлено, що вище 2,5 ГПа BAs плавиться конгруентно, а крива плавлення має від’ємний нахил (53±5 K/ГПа), що вказує на більшу густину розплаву порівняно з твердою фазою. Температура плавлення BAs за атмосферного тиску становить 2410(30) К.

Ключові слова: арсенід бору, плавлення, високий тиск, висока температура.

 

УДК 621.921.343

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

Вплив мікроволокон wSiC та wSi₃N₄ на динамічну границю міцності під час розтягування для cBN-композитів групи BL (стор. 101-103)

Розглянуто вплив мікроволокон wSiC та wSi₃N₄ на динамічну границю міцності під час розтягування (R_m^d) для надтвердих cBN-композитів групи BL, що отримані в системах cBN–NbN–Al і cBN–NbN–Al₂O₃. Продемонстровано, що R_m^d має діапазон значень від 182 до 333 МПа та залежить від природи наповнювача. Відмічено, що добавка до вихідної шихти мікроволокон wSiC підвищує R_m^d спеченої кераміки в середньому на 10–15 %, водночас присутність Al₂O₃ призводить до деякого зменшення міцності матеріалу.

Ключові слова: мікроволокна wSiC та wSi₃N₄, динамічна границя міцності під час розтягування, cBN-кераміка BL-групи, високі тиски, твердість.