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

Реологічні властивості термопластичного шлікера для формування заготовок великогабаритних тонкостінних виробів з карбідокремнієвої кераміки (стор. 3-14)

Розроблено дослідно-розрахункову методику дослідження реоло­гічних властивостей термопластичного шлікера, яка полягає у паралельному проведенні лабораторного і обчислювального експериментів та визначенні параметрів в’язкості з умови узгодження розрахункових і дослідних даних. У дослідній частині методики використано метод пенетрометрії, який є простим в реалізації і не потребує спеціального обладнання. Розрахункова частина полягає в аналізі модельної крайової задачі для рівнянь Навьє–Стокса методом скінченних елементів чи використанні розробленої в роботі аналітичної моделі. Визначені характеристики в’язкості шлікера на основі парафіну і полідисперсного порошку SiC уможливлюють прогнозування процесу шлікерного лиття заготовок велико­габаритних тонкостінних виробів з карбідокремнівої кераміки.

Ключові слова: в’язкопластичність, шлікерне лиття, реологія, модель Гершеля–Балклі, пенетрометрія, комп’ютерне моделювання.

 

УДК 549.548.211

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

Аналіз гоніометрії скульптур на гранях кристалів природного алмазу (стор. 15-28)

Узагальнено дані гоніометричного вивчення найпоширеніших скульптур поверхні кристалів природного алмазу. Ці скульптури складені з плоских мікроплощин, які виникають під час росту чи розчинення кристалів алмазу. Вони є складовою частиною їхньої поверхні і беруть безпосередню участь у створенні чи руйнуванні граней кристала алмазу. Розглянуто результати гоніометрії тригональної і дитригональної штриховок на місці ребер октаедра, прямо і обернено паралельних трикутних та шестикутних впадин на гранях октаедра, чотирикутних впадин на гранях куба, краплиноподібних горбиків і каверн на гранях додекаедроїда. Показано, що найпоширеніші мікроплощини скульптур кристалографічно відповідають простим формам, які часто мають великі символи і утворюють скупчення переважно навколо найважливіших структурних форм алмазу.

Ключові слова: алмаз, кристаломорфологія, гоніометрія, скульптури росту і розчинення, прості форми.

 

УДК 549.211:548.736.15

Khyati Upadhyay¹, Abhay Dasadia^1, *, Jordan Moshcovitis^2
1Faculty of Science, A. D. Patel Institute of Technology, The C.V.M University, New Vallabh Vidhyanagar-388 121, Gujarat, India
²MMC Research PTY LTD, Melbourne, VIC 3000, Australia
*abhaydasadia@adit.ac.in

Оцінка концентрації азоту та пов’язаних з ним дефектів у монокристалічних алмазах з метою їхнього застосування в технологічних цілях (стор. 29-37)

Монокристалічний алмаз є матеріалом, що викликає величезний інтерес для широкого спектру передових застосувань завдяки своїм унікальним властивостям. Незважаючи на потенціал пристроїв на основі алмазів, їхня комерціалізація стримується значними технологічними проблемами, зокрема, потребою у високоякісних матеріалах технологічного класу для повної реалізації їхніх переваг. Загальновизнано, що високоякісні монокристалічні алмази, вирощені методом мікрохвильового плазмового хімічного осадження з парової фази, відносяться до типу IIa, що означає, що їхня концентрація азоту становить менше 1 ppm. У дослідженні зроблено спробу виростити високоякісні монокристалічні алмази з домішками азоту менше 1 ppm з використанням зварювального матеріалу для підтримання оптимальної температури підкладки. Якість і дефекти, пов’язані з азотом, оцінювали через вивчення оптичних властивостей за допомогою раманівської, ультрафіолетової та інфрачервоної спектроскопії. Раманівська спектроскопія підтвердила наявність чистої алмазної фази в спектрах зразка, пік спостерігався за 1332,5 см^–1 з повною шириною напівмаксимуму 1,5 см^–1, а ІЧ-спектроскопія – концентрацію азоту менше 1 ppm, ультрафіолетова спектроскопія за 502 нм виявила наявність дефекту Н3, кількісно визначеного на рівні 206 частин на мільярд (ppb). Результати дослідження показали сильну залежність контрольованих параметрів росту від концентрації азоту в процесі синтезу монокристалічних алмазів.

Ключові слова: монокристалічні алмази, мікрохвильове плазмове хімічне осадження з парової фази, зварювальний матеріал, оптичне поглинання, азотно-вакансійні центри.

 

УДК 621.921.34:666.792.3:544.431.7:621.793.16

He Zhao^1,  *, Yanhong Wang², Yitong Luo³, Baoyan Liang^3
1School of Materials Science and Engineering, Taiyuan University of Science and Technology, Taiyuan, P.R. China
²School of Chemical Engineering and Technology, North University of China, Taiyuan, P.R. China
³Materials and Chemical Engineering School, Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou, P.R. China
*zhaohe2022@126.com

Швидке осадження карбідів металів на поверхні алмазних частинок, викликане реакцією теплового вибуху (стор. 38-45)

Показано, що вакуумно-термічна обробка суміші металевих порошків (Ti, Cr або W) та алмазних частинок за допомогою високої температури, яка виникала в результаті термо-вибухової реакції Ni–Al компакта, сприяла швидкій сублімації металевих порошків з утворенням карбідного покриття. Металеві елементи швидко випаровувалися і осідали на поверхні алмазних частинок після термічного вибуху, а на поверхні алмазних частинок утворилося різнорідне карбідне покриття. Карбіди, що утворилися в покритті, були нанорозмірними або субмікророзмірними. Механізм формування покриттів пояснено з урахуванням термодинамічної реакції і тиску насиченої пари.

Ключові слова: метал, покриття, алмаз, термо-вибухова реакція, карбід.

 

УДК 666.792.3:621.78

Zixun Huang^{1, 2}, Liangbiao Wang^1, *, Shunkai Wang¹, Tinghai Yang², Xiaokai Song¹, Tao Mei^3
1School of Chemistry and Chemical Engineering, Jiangsu University of Technology, Changzhou, Jiangsu, P.R. China
²School of Resources and Environmental Engineering, Jiangsu University of Technology, Changzhou, Jiangsu, P.R. China
³Hubei Collaborative Innovation Center for Advanced Organic Chemical Materials, Key Laboratory for the Green Preparation and Application of Functional Materials, Hubei Key Laboratory
of Polymer Materials, School of Materials Science and Engineering, Hubei University, Wuhan, P.R. China
*lbwang@jsut.edu.cn

Просте отримання наночастинок карбіду ванадію методом термічного відновлення (стор. 46-50)

Синтезовано наночастинки карбіду ванадію за допомогою процесу літій-термічного відновлення за температури 600 °C в автоклаві з нержавіючої сталі. Продукт було досліджено за допомогою рентгенівської дифракції, трансмісійної електронної мікроскопії та сканувальної електронної мікроскопії. Рентгенограми показали, що отриманий продукт є кубічною фазою карбіду ванадію.

Ключові слова: хімічний синтез, рентгенівська дифракція, карбід, наночастинки.

 

УДК 621.923.7

Ю. Д. Філатов^1, *, А. Ю. Бояринцев², О. В. Колесніков², С. М. Галкін², В. О. Новгородцев², Я. І. Полупан², О. І. Пилипенко², В. І. Сідорко³, С. В. Ковальов^1
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Інститут сцинтиляційних матеріалів НАН України, м. Харків, Україна
³Державне підприємство “Інженерно-виробничий центр АЛКОН” НТАК (АЛКОН) НАН України, м. Київ, Україна
*filatov2045@gmail.com

Полірування деталей оптотехніки з напівпровідникових матеріалів (стор. 51-63)

В результаті дослідження механізму знімання оброблюваного матеріалу і зношування частинок дисперсної фази дисперсної системи під час полірування напівпровідникових матеріалів встановлено, що утворення наночастинок шламу і наночастинок зносу полірувального порошку є наслідком QD-FRET – ферстерівського резонансного перенесення енергії, опосередкованого квантовими точками, які утворюються на поверхнях оброблюваного матеріалу і частинки полірувального порошку. Показано, що енергія, яка переноситься між частинками полірувального порошку і оброблюваною поверхнею, а також енергія наночастинок шламу і наночастинок зносу полірувального порошку параболічно залежать від їхніх найбільш ймовірних розмірів, які є взаємопов’язаними з ефективною шириною забороненої зони квантові точки (КТ). Встановлено, що швидкість знімання матеріалу та інтенсивність зношування полірувального порошку експоненціально спадають зі збільшенням ефективної ширини забороненої зони КТ на відповідних поверхнях, а їхнє відношення, яке характеризує ефективність застосування дисперсної системи з мікро- і нанопорошків для полірування напівпровідникових матеріалів, лінійно зростає зі зменшенням співвідношення ефективних ширин забороненої зони, характерних для КТ на оброблюваній поверхні і на поверхні частинок полірувального порошку. Показано, що результати теоретичного розрахунку швидкості знімання матеріалу добре узгоджується з даними експериментального визначення продуктивності полірування кристалів InSb, SiC і Ge за відхилення 4–5 %.

Ключові слова: полірування, напівпровідники, квантові точки, ферстерівське резонансне перенесення енергії, опосередковане КТ (QD-FRET), швидкість знімання матеріалу, інтенсивність зношування полірувального порошку.

 

УДК 621.9.025.77:615.46:616.728

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

Алмазне шліфування керамічних куль зі змінюванням геометричних параметрів процесу (стор. 64-80)

Для алмазного шліфування керамічних куль з нітриду кремнію з базуванням на площині й круговою подачею з коливанням представлено результати експериментального дослідження впливу геометричних параметрів процесу шліфування на точність форми куль й форму зношеної поверхні алмазного круга. Показниками точності форми шліфованих куль були непостійність діаметра кулі й форм-фактор круглограми, а форми зношеної поверхні круга – кут нахилу лінії профілю поверхні у радіальному напрямку й швидкість змінювання цього кута. Означений вплив описано адекватними лінійними функціями показників процесу від співвідношення кількості куль на окружностях їхнього розташування й ексцентриситету розташування поля траєкторій куль від осі обертання алмазного круга за незмінного перекриття осі обертання круга зовнішньою окружністю розташування куль. Наведено значення геометричних показників, за яких застосування дослідженої схеми шліфування куль є доцільним.

Ключові слова: керамічні кулі з нітриду кремнію, алмазне шліфування, геометричні параметри процесу, непостійність діаметра кулі, форм-фактор круглограми кулі, форма зношеної поверхні круга.

 

УДК 621.9.025.7

В. І. Грицина¹, К. І. Кошевий¹, О. А. Опалєв¹, О. М. Решетняк¹, В. Є. Стрельницький¹, А. О. Лямцева², А. О. Чумак², С. А. Клименко^2, *, О. О. Бочечка², О. І. Чернієнко^2
1Національний науковий центр “Харківський фізико-технічний інститут” НАН України, м. Харків, Україна
²Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*atmu@meta.ua

Різальний інструмент, оснащений полікристалом синтетичного алмазу з полікристалічним алмазним CVD-покриттям (стор. 81-91)

Запропоновано тонке захисне полікристалічне алмазне CVD-покриття для різальних інструментів, оснащених полікристалічним матеріалом з синтетичного алмазу, отриманим методом HP-HT. Відпрацьовано режими осадження покриття у плазмі тліючого розряду, що стабілізується магнітним полем. Покриття синтезували у воднево-метановій суміші за парціального тиску CH₄ в межах (2,2–2,7)·10² Па. Вивчено вплив температури підкладки з полікристалічного алмазу під час осадження на структуру синтезованого покриття. Показано, що за температури в межах 1060–1150 °С кристали алмазу в покриттях чітко ограновані з прямокутними або трикутними гранями мікрометрових розмірів. Подальше підвищення температури синтезу призводить до утворення на поверхні сформованих великих алмазних кристалів менш впорядкованих дрібних складових. За температури осадження 1110–1150 °С виготовлено дослідну партію різальних пластин, отриманих з полікристалічного алмазного матеріалу, з CVD-покриттям з полікристалічного алмазу товщиною 30 мкм та виконано дослідження впливу покриття на експлуатаційні властивості оснащених цими пластинами інструментів під час чистового безударного точіння алюмінієвого сплаву АК12М2МгН і технічної кераміки МК90. Показано, що наявність покриття на інструменті під час обробки алюмінієвого сплаву дозволяє отримати оброблені поверхні з меншою шорсткістю, а під час обробки технічної кераміки підвищити зносостійкість інструментів у 1,52–1,75 рази, що поширює область використання та забезпечує підвищення ефективності інструменту, оснащеного алмазними полікристалами. Встановлено обмеження температури синтезу покриттів до 1175 °С, перевищення якої сприяє формуванню покриття з гіршими експлуатаційними властивостями.

Ключові слова: алмаз, CVD-покриття, полікристал, точіння, знос інструменту.

 

УДК 621.923

Г. Д. Ільницька, В. В. Смоквина, В. І. Лавріненко, О. Б. Логінова, С. О. Лисовенко, В. В. Білорусець, С. П. Старик*
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*s.starik@ukr.net

Вміст і склад внутрішньокристалічних включень та домішок в алмазних шліфпорошках низької міцності (стор. 92-104)

 

Досліджено стан поверхні алмазних шліфпорошків низької міцності, отриманих в системі Ni–Mn–C, визначено вміст та склад їхніх внутрішньокристалічних включень та домішок до та після термохімічної обробки у лужному розплаві. Встановлено, що у неспалимому залишку алмазних порошків переважають елементи сплаву розчинника вуглецю, вони становлять від 93,6 до 58,5 % від загальної кількості. У вихідних фракціях у складі включень і домішок алмазних порошків співвідношення між Ni та Mn залишається на рівні, характерному для складу ростового середовища, але після термохімічної обробки неспалимий залишок у магнітних фракціях містить більше Mn. Вміст елементів сплаву розчинника вуглецю (Mn + Ni) зменшується у вихідній фракції майже у два рази, у магнітної на 2 %, а у немагнітної приблизно на 17 %. Відповідно до даних рентгеноспектрального мікроаналізу, після обробки за температури 800 °С на поверхні алмазних кристалів першими з’являються включення, які містять Ni і невелику кількість Mn, а потім включення сплаву розчинника, збагачені на Mn. Появу таких включень та послідовність їхнього виходу на поверхню пояснюють особливістю розподілу компонентів у фазах сплавів системи Ni–Mn–С та явищем капілярного виштовхування, яке після відпалу також спостерігають на поверхні кристалів алмазу, отриманих в інших ростових середовищах. Показано, що після термохімічної обробки у лужному розплаві за рахунок розчинення виділених включень, відбувається зменшення вмісту неспалимого залишку приблизно у 2 рази та послаблення магнітних властивостей алмазних порошків у 1,4 рази. Кристали алмазу, що містять меншу кількість внутрішньокристалічних домішок і включень, мають більшу міцність. Загальний вміст включень і домішок в неспалених залишках алмазних шліфпорошків до та після термохімічної обробки зменшується у 2,4 рази, а вміст в них елементів сплаву розчинника вуглецю – у 1,6 рази. Визначити вміст та склад внутрішньокристалічних включень в пробах алмазних шліфпорошків більш точно можна після термохімічної обробки.

Ключові слова: алмаз, шліфпорошки, внутрішньокристалічні включення, домішки, термохімічна обробка, міцність, неспалимий залишок, співвідношення між Ni та Mn, капілярне виштовхування.

 

УДК 546.22/.27:620.193:666.3-135

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

Про плавлення халькогенідів бору B₆S і B₆Se під тиском (стор. 105-107)

 

Плавлення нових халькогенідів бору, орторомбічних B₆S і B₆Se, було досліджено за тисків до 8 ГПа за допомогою вимірювання електроопору in situ. Виявлено, що вище 2,5 ГПа обидва халькогеніди плавляться конгруентно, а криві плавлення мають від’ємний нахил (–61(5) К/ГПа для B₆S і –80(2) К/ГПа для B₆Se), що вказує на вищу густину розплавів порівняно з твердими фазами. Температури плавлення за атмосферного тиску були оцінені як 2190(30) К для B₆S і 2347(12) К для B₆Se.

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