УДК 621.762.5:661.657.5

В. І. Кущ*, І. А. Петруша, В. З. Туркевич
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м Київ, Україна
*vkushch56@gmail.com

Вплив міжзеренних границь на пружність і теплопровідність полікристалічного кубічного нітриду бору (стор. 3-14)

Розвинуто теоретичні моделі теплопровідності та пружності полікристала з недосконалими міжзеренними границями і залишковою пористістю. На основі аналізу дослідних даних з використанням цих моделей отримано кількісну оцінку теплопровідності і пружності міжзеренних границь в полікристалічному кубічному нітриді бору та досліджено вплив на них температури спікання. Суттєва залежність макроскопічних термопружних властивостей полікристала від стану і властивостей міжзеренних границь уможливлює використання останніх в якості критерію структурної досконалості полікристала.

Ключові слова: полікристал, кубічний нітрид бору, міжзеренна границя, модель, пружність, теплопровідність.

 

УДК 541.16

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

Високощільні ульрадтверді нові орторомбічні алотропи вуглецю C₁₂ і C₁₆ з фізичними властивостями, близькими до алмазу: структурні та на основі теорії функціонала густини дослідження (стор. 15-24)

Нові орторомбічні алотропи вуглецю з оригінальною топологією 4⁴T39 C₁₂, mog-C₁₂ і cbs-C₁₆ розроблено на основі кристалографічного обґрунтування структури укладання тетраедрів C4 і сполук, підтвердженого розрахунками структур основного стану і фізичних властивостей на основі теорії функціонала густини. Їхні структури ідентифіковано з використанням викривлених тетраедрів C4 на відміну від ідеальних, які характеризують алмаз і мають малі середньоатомні об’єми, що приводить до високої густини та подальших надтвердих механічних властивостей. Динамічно алотропи виявилися стабільними з позитивними частотами, виявленими за їхніми фононами, що містяться в зонних структурах. Відповідні термодинамічні властивості показали, що розрахункові криві питомої теплоємності C_V = f(T) є близькими до їхніх експериментальних значень для алмазу, приведених у літературі. Найближче узгодження з експериментальними даними виявлено для найбільш зв’язного алотропа в серії – cbs-C₁₆, який одночасно має найбільшу електронну непряму заборонену зону, подібно до алмазу. На підставі проведеного дослідження для вуглецевих ма­теріалів виведено цілісний взаємозв’язок: кристалічна структура ↔ механічні ↔ динамічні ↔ електронні властивості.

Ключові слова: алотропи вуглецю, топологія, теорія функціо­нала густини, твердість, фонони, питома теплоємність.

 

УДК 621.921.34-492.2:539.89 :621.762.5

В. О. Вєніков*, О. О. Бочечка**, О. І. Чернієнко, О. С. Осіпов, В. В. Білорусець, А. О. Лямцева, Ю. О. Мельнійчук
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*vladislav.venikovv@gmail.com
**bochechka@ism.kiev.ua

Вплив модифікації зерен алмазного порошку титановим покриттям на формування з нього полікристалічного композита за високого тиску і високої температури (стор. 25-30)

Порошок алмазу синтезовано системі Mg–Zn–C за тиску 8 ГПа та температури 1800 °C. Після хімічного очищення продукту синтезу на поверхню зерен отриманого алмазного порошку нанесено титан методом хімічного осадження з газової фази. Досліджено вплив покриття на кінетику ущільнення та структуру спеченого алмазного полікристалічного композита. Показано, що спікання за високого тиску алмазного порошку з титановим покриттям зменшує температуру спікання, за якої відбувається максимальне його ущільнення, на 300 градусів у порівнянні з алмазним порошком, на який не було нанесене титанове покриття.

Ключові слова: синтез алмазу, титанове покриття, спікання, алмазний полікристал, апарат високого тиску.

 

УДК 621.315

В. І. Омеляненко¹, І. П. Фесенко^1, *, О. М. Кайдаш¹, Ю. М. Туз², А. В. Довгаль², С. А. Кухаренко¹, В. І. Часник³, Г. С. Олєйник⁴, Г. П. Захарчук^1
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського”, м. Київ, Україна
³Державне підприємство НДІ “Оріон”, м. Київ, Україна
⁴Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, м. Київ, Україна
*igorfesenko@ukr.net

Структура і питома поверхня частинок нітриду алюмінію в процесі розмелювання (стор. 31-42)

Для удосконалення процесу отримання вільним спіканням деталей з високотеплопровідної кераміки з нітриду алюмінію було порівняно два типи розмелювання вихідної порошкової системи за питомою поверхнею, складом домішок та дефектністю структури частинок порошку. Наведено розраховану оцінку кількості адсорбованих газів на поверхні вихідного та розмеленого порошків, яку враховували для одержання щільних керамічних деталей різних розмірів під час високотемпературного спікання.

Ключові слова: порошок, нітрид алюмінію, розмелювання, питома поверхня, адсорбція, електронна мікроскопія, рентгеноструктурний аналіз.

 

УДК 666.7

В. Г. Гречанюк^{1, 2}, О. В. Маценко¹, А. В. Козирєв^1, *, І. М. Гречанюк¹, В. О. Шаповалов^2
1Київський національний університет будівництва та архітектури, м. Київ, Україна
²Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, м. Київ, Україна
*artem.v.kozyrev@gmail.com

Структура та механічні властивості товстих вакуумних конденсатів ТіС, одержаних методом електронно-променевого випаровування (стор. 43-48)

Досліджено можливість одержання товстих конденсованих ма­теріалів ТіС методом швидкісного електронно-променевого випаровування-конденсації графіту і титану у вакуумі. Одержано залежності щільності, пористості, мікротвердості вихідних і відпалених за температури 1000 °С конденсатів від температури підкладки. Аналіз механічних властивостей в залежності від вмісту вуглецю в конденсатах ТіС показав, що межа міцності на згин досягає максимуму за вмісту вуглецю 12–14 % (за масою), а мікротвердість за 18–20 % (за масою).

Ключові слова: конденсація, конденсовані матеріали, електронно-променеве випаровування, випаровування-конденсація, карбід титану.

 

УДК 621.923

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

Сучасний стан досліджень особливостей алмазно-абразивної обробки твердих та крихких матеріалів (Огляд) (стор. 49-63)

Розглянуто сучасний стан досліджень процесів алмазно-абра­зивної обробки твердих та крихких матеріалів, що присвячені відтворенню умов обробки в мікроскопічних масштабах із застосуванням приладів із високою роздільною здатністю. Звернено увагу на підвищене застосування пористих, шорстких та нанодвійникових (nt-D) алмазів. Методом термохімічної корозії отримано новий тип алмазу з шорсткою поверхнею, який має більшу площу поверхні та вищу електронегативність, ніж звичайний алмаз, що покращує адгезію на межі зв’язка–алмаз. Доведено, що моделювання методом молекулярної динаміки є ефективним способом аналізу механізмів абразивних процесів механічної обробки, таких як нанорізання, шліфування і полірування. Показано, що критична глибина шліфування, амплітуда вібрації і швидкість різання є важливими параметрами обробки, які визначають можливість переводу алмазно-абразивної обробки твердих і крихких матеріалів у пластичний режим. В останніх публікаціях хіміко-механічне полірування визначене як ефективний процес обробки таких твердих і крихких матеріалів, як карбід кремнію, монокремній, нанодвійниковий алмаз, леговані бором алмази тощо.

Ключові слова: алмазно-абразивна обробка, тверді та крихкі матеріали, пластичний режим обробки, алмаз з пористою та шорсткою поверх­нею, моделювання, метод молекулярної динаміки, хіміко-механічне полірування.

 

УДК 621.922.34

Jinyu Shang¹, Ruien Yu^{1, 2,} *, Boheng Zhu¹, Wenjie Gong¹, Zhicong Tian¹, Kenan Li³, Qingchun Ma¹, Xijing Zhu^1
1Shanxi Key Laboratory of Advanced Manufacturing Technology, North University of China, Taiyuan, P.R. China
²Xinjiang Key Laboratory of High Value Green Utilization of Low-rank Coal, Changji University, P.R. China
³State Key Laboratory for High Performance Tools, Zhengzhou Research Institute for Abrasives & Grinding Co., Ltd, Zhengzhou, P.R. China
*yuruien@nuc.edu.cn

Вплив наномонтморилоніту на властивості алмазних кругів на склокерамічній зв’язці (стор. 64-78)

Досліджено додавання наномонтморилоніту до склокерамічного зв’язуючого матеріалу та створення алмазних шліфувальних кругів на композитній склокерамічній зв’язці з різним дозуванням наномонтморилоніту за допомогою золь-гель методу. Показано, що введення відповідної кількості наномонтморилоніту може ефективно покращити комплексну продуктивність алмазних шліфувальних кругів на склокерамічній зв’язці завдяки використанню його розмірного та поверхневого ефектів.

 

Ключові слова: склокерамічна зв’язка, наномонтморилоніт, золь-гель метод, шліфувальний круг, продуктивність шліфування.

 

УДК 621.921.34-492.2:004.89

Г. А. Петасюк*, О. О. Бочечка**
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*petasyuk@ukr.net
**bochechka@ism.kiev.ua

Автоматизована ідентифікація 3D форми зерен високоміцних шліфпорошків синтетичного алмазу (стор. 79-93)

Обґрунтовано особливу значимість просторової форми зерен у задачах опосередковано-аналітичного визначення технологічних властивостей шліфпорошків синтетичного алмазу. З посиланням на літературні джерела зазначено, що безпосереднє використання фактичної 3D форми зерна таких шліфпорошків замість його 3D моделі дозволяє отримувати більш достовірну інформацію щодо показників технологічних властивостей. Акцентована прикладна важливість створення методичних засобів автоматизованої ідентифікації 3D форми великої за обсягом (до 2000 шт.) проби зерен таких шліфпорошків. Запропоновано оригінальний метод вирішення такої задачі для високоміцних шліфпорошків синтетичного алмазу. Метод базується на відомому фактові про те, що зерна таких шліфпорошків є кристалами з 3D формою, близькою до октаедрів, кубооктаедрів та усічених октаедрів. Подано аналітичну та графічну інформацію щодо форми ортографічної паралельної проекції зазначених просторових тіл у залежності від 2D форми грані, на якій вони розташовані. Отримано аналітичне подання взаємозв’язку між геометричними параметрами проекції, необхідними для автоматизованої ідентифікації як 2D форми проекції, так і 3D форми зерен, та твірними параметрами октаедра, кубооктаедра й усіченого октаедра. Актуалізовано аналоги морфометричних характеристик абразивних порошків, які діагностують сучасними комп’ютерно-технічними засобами і зерна яких мають 3D форму розглядуваних просторових тіл. На прикладі високоміцних шліфпорошків синтетичного алмазу АС250–АС500 проілюстровано практичне застосування розроблених методичних засобів. Встановлено, що відносна частка зерен іншої, відмінної від октаедрів, кубооктаедрів та усічених октаедрів 3D форм не перевищує 31 %.

Ключові слова: ідентифікація, високоміцний шліфпорошок, зерно, форма, проекція, морфометричні характеристики, технологічні властивості.

 

УДК 669.018.25:621.762.5

О. О. Матвійчук*, В. З. Туркевич, Є. Ф. Кузьменко, І. О. Гнатенко
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*o.o.matviichuk@gmail.com

Теплопровідність сплавів WC–20 % Co та WC–20 % Ni з мезоструктурою (стор. 94-97)

Повідомлено про результат дослідження теплопровідності сплавів WC–20 % (за масою) Co та WC–20 % (за масою) Ni з мезоструктурою, виготовлених вільним рідкофазним спіканням. Проведено порівняння з літературними даними для сплавів із вмістом зв’язки 20 % (за масою).

Ключові слова: теплопровідність, мезоструктура, твердий сплав.