S. F. Matar
Lebanese German University (LGU), Computational Materials and Molecular Science (CMMS), Sahel-Alma, Keserwan, Lebanon
s.matar@lgu.edu.lb

Надтвердий новий алотроп C₈ та похідний субнітрид C₆N₂ з циклопропаноподібними структурними блоками C3. Кристалохімія та дослідження з перших принципів (стор. 3-10)

На основі досліджень кристалохімії та квантової теорії функціонала густини структур основного стану та відповідних фізичних властивостей запропоновано новий вуглецевий алотроп, гексагональний C₈, що має кутові обмінні тетраедри і є структурою з невідомою топологією із сіткою 3,4²-c, що містить кутові тетраедри, з’єднані блоком C3, подібним циклопропану. В подальшому C₈ було використано для створення оригінального бінарного субнітриду C₆N₂ як шаблон. Як алотроп, так і бінарна фаза виявилися когезійними і стабільними механічно (пружні константи та їхні комбінації) і динамічно (фононні зонні структури), водночас демонстрували високу твердість: H_V (C₈) = 60 ГПа, H_V (C₆N₂) = 49 ГПа. Електронна зонна структура проявляє електропровідну поведінку для алотропу та ізолюючу для C₆N₂ з E_gap ~ 3 еВ.

Ключові слова: вуглець, карбонітрид, циклопропановий фрагмент, твердість, теорія функціонала густини, фонони, топологія.

 

УДК 620.22-621.921.34:539.422.25

Б. Т. Ратов¹, В. A. Мечник^2, *, М. О. Бондаренко², Е. С. Геворкян^{3, 4}, В. M. Колодніцький^2, **, Т. О. Пріхна², В. Є. Мощіль², А. Б. Калжанова⁵, П. С. Сундєтова⁵, З. Г. Утєпов^5
1НАО “Казахський національний дослідницький технічний університет ім. К.І. Саптаєва”, м. Алмати, Казахстан
²Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
³Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків, Україна
⁴Kazimierz Pułaski University of Technology and Humanities in Radom, Radom, Poland
⁵Каспійський університет технології та інжинірингу ім. Ш. Єсенова, м. Актау, Казахстан
*vlad.mechnik2019@gmail.com
**vasylkolod56@gmail.com

Фізико-механічні властивості матеріалу матриці композиційних матеріалів С_алмаз‒(Fe‒Cr‒Cu‒Ni‒Sn), виготовлених методом іскро-плазмового спікання (стор. 11-24)

В зразках матеріалу матриці (26Fe‒25Cr‒32Cu‒9Ni‒8Sn) + ZrO₂, відмінного за вмістом ZrO₂, що використовують у композиційних матеріалах С_алмаз‒(Fe‒Cr‒Cu‒Ni‒Sn), сформованих методом іскро-плазмового спікання, встановлено залежності відносної густини r_відн, границь міцності під час стиску R_cm і згинання R_bm, мікротвердості H_V і в’язкості руйнування K_Iс від концентрації діоксиду цирконію. Додавання 10 % діоксиду цирконію до складу композита 26Fe‒25Cr‒32Cu‒9Ni‒8Sn приводить до зростання відносної густини r_відн з 0,987 до 0,997, збільшення границь міцності під час стискання R_cm від 950±35 до 1510±45 МПа і згинання R_bm від 750±20 до 1140±35 МПа, а також до підвищення мікротвердості H_V від 8,0±0,25 до 9,0±0,42 ГПа і в’язкості руйнування K_Iс від 6,5±0,35 до 9,2±0,42 МПа·м^0,5. Такі показники обумовлені трансформованістю тетрагональної фази t-ZrO₂ і, відповідно, посилення ролі механізму трансфор­маційного зміцнення, а також подрібненням зерен, оскільки ZrO₂ є інгібіторами зерен основних фаз Fe і Cr у процесі спікання. Під час мікроіндентування зразка 26Fe‒25Cr‒32Cu‒9Ni‒8Sn (C_ZrO2= 0 %) як у внутрішній області відбитка піраміди Віккерса, так і навколо нього спостерігали багато тріщин значної величини, які призводять до виникнення надмірної крихкості та руйнування матеріалу. Це пов’язано з утворенням агломератів у процесі змішування компонентів, відокремлення під час їхнього спікання та утворення мікропор і мікротріщин, що є основною причиною низьких значень r_відн, R_cm, R_bm, H_V і K_Iс. У разі концентрації нанопорошку діоксиду цирконію C_ZrO2= 10 % у матриці в околі відбитка індентора тріщини стають ледь помітними, а матеріал в околі відбитка індентора практично не руйнується. Отримані результати відносної густини r_відн у поєднанні з високими механічними (R_cm, R_bm, H_V і K_Iс) характеристиками спечених зразків матеріалу матриці (26Fe‒25Cr‒32Cu‒9Ni‒8Sn) + ZrO₂ дозволяють застосувати їх для виготовлення композиційних алмазовмісних матеріалів з підвищеними механічними та експлуатаційними властивостями.

Ключові слова: густина, границі міцності під час стиску і згинання, твердість, в’язкість руйнування, композит, залізо, хром, мідь, нікель, олово, діоксид цирконію.

 

УДК 669.17:539.53:621.762.5

М. М. Прокопів^1, *, О. В. Харченко¹, Ю. П. Ущаповський¹, І. В. Лісовська², І. М. Закієв^3
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, м. Київ, Україна
³Національний авіаційний університет України, м. Київ, Україна
*mprokopiv70@gmail.com

Твердий сплав WС‒(Ті,W)C–10Со з підвищеною твердістю і міцністю (стор. 25-36)

Наведено характеристики модифікованого твердого сплаву Т5К10, одержаного в умовах спрямованого керування термокінетичними параметрами вільного спікання у вакуумі, за яких мінімізуються процеси твердо- та рідкофазної взаємодії між карбідом вольфраму та кобальтом, що визначають перерозподіл карбідних зерен та їхню рекристалізацію. Одержаний твердий сплав WС‒(Ті,W)C–10Со характеризується однорідною, дрібнозернистою структурою, є високощільним (ρ = 12,98 г/см³), з низьким рівнем залишкової мікропористості, бімодальним складом зерен WС і наявністю тонких перешийків між карбідними зернами. В порівнянні з комерційним аналогом, одержаний твердий сплав має підвищені на 2,4 ГПа твердість (НV 15), на 270 МПа механічну міцність в умовах вигину, на 1,4 МПа·м^0,5 тріщиностійкість і в 1,5 рази вищу зносостійкість. Модифікація технології спікання та зміни в структурі одержаного твердого сплаву WС‒(Ті,W)C–10Со зумовили збільшення в 2,5 рази його експлуатаційної стійкості під час чорнового точіння сталі (кованих осей залізничних вагонів), а в разі чизельного глибокого розпушування ґрунту підвищення абразивної стійкості склало 48 %.

Ключові слова: твердий сплав, вільне спікання, структура, властивості.

 

УДК 621.762.8: 621.787.4: 621.923.77

Г. Я. Акимов¹, В. І. Шеремет^2, *, І. В. Андреєв³, С. Ф. Студенець³, C. Є. Шейкін³, І. Ю. Троснікова², П. І. Лобода^2
1Донецький фізико-технічний інститут імені О. О. Галкіна НАН України, м. Київ, Україна
²Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, м. Київ, Україна
³Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*v.sheremet@kpi.ua

Вплив обробки твердого сплаву WC–15Co високим гідростатичним тиском на зносостійкість оснащеного ним інструменту (стор. 37-47)

Вперше вивчено вплив обробки високим (400 МПа) гідростатичним тиском (ВГТ) твердого сплаву WC–15 % (за масою) Co на його фазовий склад та зносостійкість оснащеного ним інструменту у процесі вигладжування сталі. Показано, що обробка ВГТ ініціювала мартенситне ГЦК→ГЩП перетворення в кобальті, що привело до підвищення міцності сплаву. Вплив обробки ВГТ твердого сплаву WC–15 % (за масою) Co на зносостійкість оснащеного ним інструменту визначено у дослідженнях процесу вигладжування конструкційної вуглецевої сталі 45 – обробка твердого сплаву підвищила зносостійкість інструменту на 31 % по відношенню до інструменту, який було оснащено вихідним твердим сплавом. Такий ефект зумовлено зміною механізму зношування інструменту. Якщо зношування інструменту, оснащеного вихідним твердим сплавом, пов’язане з вириванням масивних кластерів зерен WC та Co, то для зношування інструменту з твердим сплавом після ВТГ притаманно видалення окремих зерен WC. Однією з причин спостережуваних ефектів є те, що стисливість кобальту вдвічі більша за стисливість карбіду вольфраму.

Ключові слова: зносостійкість, високий гідростатичний тиск, твердий сплав, кобальт, мартенситне фазове перетворення, міцність на триточковий вигин.

 

УДК 621.315

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

Дослідження поверхневого та об’ємного електричного опору вільноспечених композитів AlN–50 % (за масою) SiC (стор. 48-55)

Досліджено електричний опір вільноспечених керамічних композитів AlN–50 % (за масою) SiC, придатних для використання як об’ємні поглиначі мікрохвильового випромінювання. Для чотирьох груп зразків з добротністю Q = 30, 33, 37, 44 середні значення поверхневого опору складають 42, 64, 92, 136 кОм, а середні значення об’ємного опору – 2,8, 4,1, 5,2, 7,0 кОм відповідно. Аналіз масиву експериментальних даних виявив взаємозв’язок між поверхневим та об’ємним електричним опором – більшому об’ємному опору переважно відповідає більший поверхневий опір, причому з ростом добротності від 30 до 44 поверхневий опір більший об’ємного у 14,7–19,5 разів.

Ключові слова: поверхневий та об’ємний електричний опір, нітрид алюмінію, карбід кремнію, об’ємний поглинач мікрохвильового випромінювання, добротність, поглинання електромагнітної енергії, вимірювання поверхневого електричного опору.

 

УДК 621.9: 621.923

В. І. Лавріненко^1, *, В. В. Смоквина^1, **, Г. Д. Ільницька^1, ***, С. П. Старик¹, В. А. Тищенко^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.smokvyna@gmail.com
***gil-ism@ukr.net

Підтвердження наявності адсорбованої води на поверхні сучасних алмазних зерен невеликої міцності як чинника можливого подальшого впливу на контактну зону під час шліфування (стор. 56-65)

Досліджено наявність адсорбованої води та гідроксильної групи на реальній поверхні сучасних алмазних шліфпорошків невеликої міцності (марок АС6–АС32). Встановлено, що попереднім розділенням алмазних шліфпорошків на магнітну, немагнітну і вихідну фракції можливо виділити фракцію, яка має найбільшу кількість води на поверхні алмазних зерен – магнітну. Показано, що композиційне покриття Ni–Al поверхні алмазу, а також покриття з добавками вуглецевих нанотрубок, сприяють утворенню більш розвиненої поверхні, ніж на вихідних зразках без покриття, про що свідчить і більша наявність води.

Ключові слова: зерна алмазу, адсорбована вода, гідроксильні групи, поверхня алмазних зерен, магнітна фракція, композиційне покриття.

 

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 з базуванням на площині й круговою подачею з коливанням (стор. 66-81)

Для алмазного шліфування керамічних куль з нітриду кремнію з базуванням на площині й круговою подачею з коливанням представлено результати експериментального дослідження впливу схеми базування куль й режиму обробки на точність форми куль й форму зношеної поверхні алмазного круга. Показниками точності форми шліфованих куль були непостійність діаметра кулі й форм-фактор круглограми кулі, а форми зношеної поверхні круга – кут нахилу робочої поверхні у радіальному напрямку й коефіцієнт кривини. Означений вплив описано адекватними лінійними функціями: непостійності діаметра кулі – від подачі круга на врізання й частоти його обертання, форм-фактора круглограми – від частот обертання круга й стола з кулями, кута нахилу профілю круга й коефіцієнта кривини його профілю – від подачі круга на врізання й частоти обертання стола з кулями. 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, форма зношеної поверхні круга.

 

УДК 621.921

Yaofeng Guo^{1, 2, 3}, Gaoliang Zhang^{1, 2, 3,} *, Tengfei Ye^{1, 2, 3}, Guanwen Qian^{1, 2, 3}, Yizhen Li^{1, 2, 3}, Hengwen Xia^{1, 2, 3}, Donghua Zuo^{1, 2, 3}, Wushan Wu^{1, 2, 3}, Yanjun Zhao^{1, 2, 3
1}State Key Laboratory for High Performance Tools, Zhengzhou, P.R. China
²Zhengzhou Research Institute for Abrasives & Grinding Co., Ltd., Zhengzhou, P.R. China
³Zhengzhou Sanmo Super Hard Materials Co., Ltd., Zhengzhou, P.R. China
*zgl@zzsm.com

Оцінка рівномірності змішування порошків в абразивній промисловості (стор. 82-98)

Наразі все ще не існує єдиного стандарту для оцінки однорідності змішування в абразивній промисловості. З використанням для дослідження порошків, які зазвичай застосовують у шліфувальних кругах на смоляній зв’язці, розроблено просту специфікацію відбору проб і статистичний метод оцінки однорідності. За допомогою різних методів виявлення однорідність суміші оцінювали з макроскопічної та мікроскопічної точок зору. Результати показали, що метод органічних розчинників підходить для макроскопічного аналізу смоляної зв’язки. Рентгенофлуоресцентна спектрометрія підходить для макроскопічного аналізу наповнювачів. Метод кальцинування придатний для макроскопічного аналізу речовин, які можуть окислюватися на повітрі. Метод оптичної мікроскопії придатний для онлайн-контролю вихідних порошків в режимі реального часу. Для аналізу мікрооднорідності використовували растровий електронний мікроскоп.

Ключові слова: порошок, однорідність змішування, абразиви, макроскопічний аналіз, макроаналіз.

 

УДК 620.3(075.8):621.9.02

С. А. Клименко¹, М. О. Бондаренко^2, *, С. О. Івахненко^1, **, В. В. Лисаковський¹, М. Ю. Копєйкіна¹, Т. В. Коваленко¹, О. О. Заневський^1
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Черкаський державний технологічний університет, м. Черкаси, Україна
*m.bondarenko@chdtu.edu.ua
**sioz@ismv13.kiev.ua

Шорсткість поверхні та латеральні сили на гранях монокристалів алмазу типу Ib та IIa (стор. 99-103)

Представлено результати досліджень висотних параметрів шорсткості й латеральних сил на гранях куба та октаедра монокристалів алмазу і побудовано карти їхнього розподілу. Дослідження проводили методами атомно-силової та латерально-силової мікроскопії на зразках монокристалів алмазу типу Ib та IIa, отриманих з використанням НТНР-методу вирощування. Встановлено, що для монокристалів алмазу типу Ib шорсткість поверхні (за параметром Ra) граней куба в 3,3 рази, а граней октаедра в 1,5 рази менше ніж для монокристалів алмазу типу IIa; для монокристалів алмазу типу Ib значення латеральних сил на гранях куба у середньому в 3,5 рази менші, а на гранях октаедра у середньому в 9,5 рази більші ніж для монокристалів алмазу типу IIa. Отримані результати свідчать, що рівень латеральних сил на гранях монокристалів алмазу зумовлений шорсткістю їхніх поверхонь.

Ключові слова: типи монокристалів алмазу, грані куба та октаедра, шорсткість поверхні, латеральні сили.