UDC 546.27:548.33

A. R. Oganov (Stony Brook, USA) V. L. Solozhenko (Villetaneuse, France)

Boron: a hunt for superhard polymorphs

Boron is a unique element, being the only element, all known polymorphs of which are superhard, and all of its crystal structures are distinct from any other element. The electron-deficient bonding in boron explains its remarkable sensitivity to even small amounts of impurity atoms and allows boron to form peculiar chemical compounds with very different elements. These complications made the study of boron a great challenge, creating also a unique and instructive chapter in the history of science. Strange though it may sound, the discovery of boron in 1808 was ambiguous, with pure boron polymorphs established only starting from the 1950s—1970s, and only in 2007 was the stable phase at ambient conditions determined. The history of boron research from its discovery to the latest discoveries pertaining to the phase diagram of this element, the structure and stability of β-boron, and establishment of a new high-pressure polymorph, γ-boron, are reviewed.

Keywords: boron, structure, polymorphism, phase diagram.

УДК 621.921.34-492.2:620.22-419

А. А. Бочечка (г. Киев)

Анализ движущих сил процесса спекания алмазных порошков микро- и нанодиапазонов при высоком давлении

Показано, что при спекании алмазных порошков не наблюдается суммирования давления Лапласа и внешнего давления, действующего на систему. Моделирование формы пор показало, что возможны случаи, когда капиллярные силы направлены против внешних сил. Предложено уравнение, описывающее предельное уплотнение системы алмазных частиц в этом случае. Экспериментальные значения плотности алмазных поликристаллов, спеченных из алмазных порошков различной дисперсности, в пределах погрешности измерений хорошо описываются этим уравнением. Для улучшения спекания необходимы добавки, образующие с углеродом химические соединения и связывающие алмазные наночастицы при спекании.

Ключевые слова: спекание, высокие давления, давление Лапласа, алмазные нанопорошки, алмазные микропорошки, форма поры.

УДК 661.88

А. А. Сивков, Е. П. Найден, А. Я. Пак (г. Томск, Россия)

Динамический синтез ультрадисперсных кристаллических фаз системы С—N

Приведены результаты поисковых исследований по динамическому синтезу кристаллического ковалентного нитрида углерода С3N4 в гиперскоростной импульсной струе углеродной электроразрядной плазмы, истекающей в пространство с азотной атмосферой. Источником плазмы является сильноточный импульсный коаксиальный магнитоплазменный ускоритель с графитовым ускорительным каналом. Полученные данные показывают возможность синтеза ультрадисперсного ковалентного нитрида углерода.

Ключевые слова: гиперскоростная струя, углеродная плазма, динамический синтез, ультрадисперсный кристаллический ковалентный нитрид углерода.

УДК 544.3:621.762

А. Ф. Лисовский (г. Киев)

Термодинамика пропитки нанодисперсных материалов

Приведены результаты термодинамического исследования пропитки пористых тел, сформированных из макро- или наночастиц. Выведены термодинамические функции, описывающие этот процесс, и обоснованы критерии, определяющие условия самопроизвольного протекания пропитки в изученных пористых материалах.

Ключевые слова: термодинамика, нанокомпозиция, пропитка.

УДК 533.951:548.33

А. В. Курдюмов, В. Ф. Бритун, В. В. Ярош, Н. И. Боримчук, А. И. Даниленко, В. Б. Зелявский (г. Киев)

Фазовые превращения сажи при высокотемпературном ударном сжатии

Представлены исследования превращения сажи в алмаз и аморфную углеродную фазу с промежуточной плотностью (2,9 г/см³) при высокотемпературном ударном сжатии (20—32ГПа, 2500—3500К). Определены условия сжатия, обеспечивающие максимальный выход этих фаз. Закономерности превращений проанализированы в предположении, что аморфная фаза является промежуточной структурой на пути превращения турбостратного углерода в алмаз.

Ключевые слова: фазовые превращения, высокие давления, ударное сжатие, сажа, аморфный углерод, алмаз.

УДК 539.23

А. С. Гаврилов, А. П. Возняковский, Л. В. Агибалова (г. Санкт-Петербург, Россия)

Исследование полидисперсности наноуглеродов детонационного синтеза методом динамического светорассеяния

Представлены результаты по изучению влияния времени ультразвукового воздействия на распределение наноуглеродов детонационного синтеза в водной среде. Определены оптимальные значения параметров ультразвуковой обработки. Описано влияние модифицирования порошков наноалмазов детонационного синтеза фуллереном С60 и дибутилдилауринатом олова. Показано, что при процессе модифицирования указанных порошков наблюдается необратимая адсорбция С60 и дибутилдилаурината олова. Модифицирование наноуглеродов фуллереном приводит к существенному смещению кривых полидисперсности в сторону меньших размеров частиц.

Ключевые слова: наноуглероды, детонационный синтез, полидисперсность, фуллерены, модифицирование, ультразвуковое воздействие, динамическое светорассеяние.

УДК 537.876:535.2

С. П. Старик, О. Г. Гонтар, О. М. Куцай (м. Київ)

Методика розв’язку обернених задач синтезу і аналізу оптичних шаруватих покриттів із захисною плівкою

Розглянуто математичну модель задач оптики для шаруватого середовища з неоднорідними шарами. Виконано постановку та проаналізовано розв’язок обернених задач синтезу і аналізу оптики шаруватих середовищ як математичних оптимізаційних задач. Створено програмне забезпечення, яке дозволяє проводити їх розв’язок в рамках даної моделі. Теоретично показано вплив об’ємної неоднорідності вуглецевого шару на фотометричні і еліпсо­мет­рич­ні характеристики. Проведено моделювання різнотипних інтерференційних багатошарових покриттів із верхнім алмазоподібним шаром, який одночасно є функціонально активним оптичним шаром і виконує роль захисної плівки.

Ключові слова: захисна плівка, обернена задача, оптичне шарувате покриття, оптичні константи, неоднорідність шару.

УДК 621.923

П. Г. Матюха, В. В. Габитов (г. Донецк)

Удельная себестоимость шлифования стали Р6М5Ф3 в зависимости от способа правки и электроэрозионных воздействий на рабочую поверхность кубонитового круга

С использованием критерия минимальной удельной себестоимости выполнено сравнение способов правки и процесса шлифования стали Р6М5Ф3 с электроэрозионными воздействиями на рабочую поверхность кубонитового круга на металлической связке. Установлено, что электроэрозионный способ правки обеспечивает на порядок меньшую удельную себестоимость шлифования по сравнению с абразивным. Электроэрозионные воздействия на рабочую поверхность круга в процессе шлифования увеличивают удельную себестоимость обработки, в связи с чем шлифование целесообразно выполнять с периодической правкой электроэрозионным способом в процессе обработки.

Ключевые слова: удельная себестоимость шлифования, ванадиевая быстрорежущая сталь, кубонитовые круги, электроэрозионные воздействия.

УДК 621.623

Ю. Д. Филатов, В. П. Ящук, А. Ю. Филатов (г. Киев) У. Хайзель, М. Сторчак (г. Штутгарт, Германия) Ги Монтей (г. Безансон, Франция)

Оценка шероховатости и отражательной способности поверхностей изделий из неметаллических материалов при финишной алмазно-абразивной обработке

Показано, что шероховатость поверхностей, которые образуются на различных технологических операциях финишной алмазно-абразивной обработки неметаллических материалов, определяет их угловые диаграммы отражения и рассеяния, характеризующиеся спекловой структурой. Установлено, что индикатриса рассеяния формируется за счет отражения света однородными участками текстурных образований на поверхности и их границами. Параметром, который реагирует на изменение шероховатости обработанных поверхностей, является ширина пика в индикатрисе рассеяния на фоне практически неизменного пьедестала.

Ключевые слова: шероховатость поверхности, шлифование, полирование, угловые диаграммы отражения и рассеяния света, индикатриса рассеяния.

УДК 621.539.4

Е. Б. Сорока (г. Киев)

Обеспечение устойчивости PVD покрытий созданием дискретной топографии с задаваемыми параметрами

Показано, что в PVD покрытиях, для которых характерны значительные остаточные напряжения сжатия, предотвратить вспучивание покрытия с его последующим разрушением можно формированием покрытий дискретного типа с заданными параметрами. Предельно допустимая протяженность дискретного участка покрытия, при прочих равных условиях, будет различна на основах из разных материалов. Создание дискретной топографии повышает самоорганизацию системы основа—покрытие и расширяет возможности применения вакуум-плазменных покрытий.

Ключевые слова: PVD покрытия, напряжения сжатия, дискретная топография.

УДК 681.324.06

В. Н. Кулаковский, А. А. Лебедева, И. В. Скворцов, Е. М. Чистяков, К. З. Гордашник, В. Н. Колодницкий (г. Киев)

Интегрированная модель предметной области «Сверхтвердые материалы»

Разработана интегрированная модель предметной области «Сверхтвердые материалы», включающей систему многоуровневых онтологий. Система материаловедческой онтологии «Сверхтвердые материалы» использует терминологический тезаурус и содержит понятия проблемно-ориентированных знаний, соответствующих научным направлениям, развиваемым в Институте сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины.

Ключевые слова: база знаний, онтология, тезаурус, модель, предметная область.