"Інститут надтвердих матеріалів" НАЙБІЛЬШ ВАГОМІ НАУКОВІ РЕЗУЛЬТАТИ ІНСТИТУТУ ЗА 2022 РІК.
Головна
Про Нас
Новини
Історія
Наука
НАУКОВО-ОСВІТНІЙ ЦЕНТР ІНМ-НТУУ "КПІ"
Аспірантура
Захист дисертацій
Вчена рада
Видання
Результати
Вакансії
+ Відділи : Відділ №1
Відділ №3
Відділ №4
Відділ №6
Відділ №7
Відділ №9
Відділ №11
Відділ №13
Відділ №14
Відділ №18
Відділ №20
Відділ №22
Рада молодих вчених
Науково-організаційний відділ
Керівництво Інституту
Профспілка
АЛКОН
Виробництво
Інвестиції
НАЙБІЛЬШ ВАГОМІ НАУКОВІ РЕЗУЛЬТАТИ ІНСТИТУТУ
Інформація про держ. закупівлі
e-mail
Пошукова система
"Надтверді матеріали"
Бібліотека
Обладнання центру
Контакти Центру
Порядок оформлення заявок

НАЙБІЛЬШ ВАГОМІ НАУКОВІ РЕЗУЛЬТАТИ ІНСТИТУТУ ЗА 2022 РІК.

 

Досліджено вплив шарових графенів (2–12 шарів) на структуру і властивості полікристалічних композиційних матеріалів з гібридною алмазною основою, отриманих в умовах НРНТ. Встановлено, що в процесі формування композиту пори, розміщені між зернами алмазу, заповнюються графеном, завдяки чому всередині пор забезпечується достатньо високий тиск, щоб запобігти графітизації алмазу. Внаслідок взаємодії графену з рідкою фазою активуючої добавки під час спікання утворюється карбід, що покращує хімічне або дифузійне зв`язування зерен алмазу. В цілому, додавання частинок шарового графену до суміші, яка спікається, сприяє одержанню композиту з щільною і однорідною структурою та підвищенню міцності матеріалу мінімум на 30 %, а ефективність такого позитивного впливу зростає із зменшенням кількості шарів в графені (Ак. НАН Украïни В.З. Туркевич, О.М. Соколов, В.Г. Гаргін).кімнатної температури. Такі шліфпорошки можуть слугувати вихідною сировиною для одержання полікристалів алмазу за високого тиску та високої температури.

 Золь-гель методом із використанням розплавів карбамінової кислоти синтезовано нітрогеновмісні стекла. Виявлено каталітичний вплив малих концентрацій сполук вольфраму (0,01÷0,1 мас.%) на ефективність входження нітрогену до складу скла. Методами ІЧ- та КРС-спектроскопії встановлено, що мольна концентрація зв’язків –Si–N– в синтезованих матеріалах становить 1.5–5.6% відносно зв’язків –Si–O– та –B–O–. Методом ДТА встановлено, що зниження температури розм’якшення стекол становить 32±3 oC на 1 мол. % імплементованого нітрогену. Одержані легкоплавкі стекла були використані як зв’язуючі для виготовлення абразивних інструментів з алмазу та кубічного нітриду бору з підвищеною розмірною стійкістю при шліфуванні ультрадрібнозернистих твердих сплавів (Є.О. Пащенко, Д.О. Савченко, С.А. Кухаренко, О.М. Кайдаш, С.В. Скороход, О.М. Кошкін, С.В. Рябченко).

 Визначено особливості структури трьох різновидів гексагонального графітоподібного нітриду бора hBN, який слугує вихідною компонентою для отримання BL композитів. Встановлено, що в піролітичному hBN наявна необмежена аксіальна текстура, за якої сітки B-N гексагонів в кристалітах орієнтовані паралельно площині осадження, а удосконалення структури матеріалу можливе після нетривалого рекристалізаційного відпалу за тиску 2 ГПа і температури 2625-2700 оС. Отриманий піролізом метастабільний rBN містить близько 28% дефектів турбостратного типу, які після відпалу за тиску 2 ГПа і температури 3000 оС повністю щезають, і метастабільний rBN перетворюється в монофазний, структурно досконалий hBN. Визначено, що дисперсний карботермічний hBN має ступінь тривимірного упорядкування кристалічної структури 87% і містить 2% домішок кисню, адсорбованого на поверхні частинок пластинчатого габітусу, а під час баротермічного відпалу за 7 ГПа і радіального градієнта температури послідовно, через проміжну кубічну фазу сBN, перетворюється на стабільний, так званий, зворотний hBN (Ак. НАН України В.З. Туркевич, д.т.н. І.А. Петруша).

 Розроблено методи вирощування монокристалів алмазу типів Ib, IIa і IIb в області термодинамічної стабільності, які забезпечують контрольоване входження домішок азоту і бору в кристалічну структуру та дають можливість варіювати електрофізичні властивості для використання в якості активних і пасивних елементів електронних приладів. Вивчено та оптимізовано склад розчинників для проведення процесу вирощування, розроблено алгоритми та циклограми ростового процесу для одержання монокристалів розміром до 20 мм, отримано дослідні зразки монокристалів різного типу з високою структурною досконалістю. Встановлено умови формування односекторних зон росту 100, 111 і 113, а також кінетичні та морфологічні особливості росту монокристалів різного складу (Чл.-кор. НАН України С.О. Івахненко, В. В. Лисаковський).

Дослідження впливу модифікації поверхні частинок алмазного нанопорошку зв’язками С–W на ступінь ущільнення під час спікання за високого тиску зразків композитів на основі нанопорошку алмазу статичного синтезу, а також полікристалу, спеченого з нанопорошку статичного синтезу без проведення модифікації та дегазації наночастинок алмазу, показало, що ступінь ущільнення алмазного нанопорошку збільшується на 8 % внаслідок модифікування поверхні зв’язками карбон–вольфрам в поєднанні з дегазацією перед спіканням та реакційною взаємодією алмазу з вольфрамом. В такому композиті, спеченому за тиску 8 ГПа, температури 1650 оС та тривалості спікання більше 20 с, високий ступінь ущільнення алмазного каркасу поєднується із стовідсотковим заповненням простору між алмазними частинками карбідом вольфраму (О.О. Бочечка, О.І. Чернієнко, О.В. Кущ, В.С. Гаврилова, Л. О. Романко,Д. В. Соколюк,В. О. Вєніков).

Показано, що піддані тривалому, впродовж 1000 год, нагріванню за 600  на повітрі масивні і плівкові МАХ матеріали системи Ti-Al-C зберігають доволі високу стійкість до окислення (Dm/S=0,07-0,13 г/см2), проте різним чином змінюють свою електропровідність: масивний МАХ матеріал стає напівпровідником (s=1,73·10-2 См/м) завдяки утворенню тонкого поверхневого шару з оксидів алюмінію та титану, тоді як плівковий МАХ  матеріал залишається електропровідним (s=1,3·106 См/м) завдяки утворенню електропровідного твердого розчину Ti2Al(C1-xNx), електропровідних фаз Ti3AlC зі структурою антиперовскіту та алюмінідів TiAl та TiAl3. Також після нагрівання на повітрі за рахунок азотування в 1,7 разів збільшується нанотвердість плівкових матеріалів, а їх модуль Юнга зростає в  1,4 рази. Таким чином, завдяки високим фізико-механічним характеристикам тонкі титанові пластини із покриттям Ti-Al-C, нанесеним вакуумно-дуговим методом, можна розглядати як легкі замінники сталевих з’єднань Crofer, що працюють в умовах проміжних температур (600 ) (Акад. НАН України Т.О. Пріхна, В. Б. Свердун, Т.Б. Сербенюк, В.Є. Мощіль, О.П. Осташ, О.С. Купрін, В.К. Подгурська, О.Гриб).

Розроблено технологію фізико-хімічного складання комбінованих окисидо-, силікато- та карбідовмісних покриттів на шліфпорошках надтвердих матеріалів (алмаз, cBN, композиційні порошки), яка передбачає приготування суспензії шліфпорошку разом з розчинними і нерозчинними компонентами в дистильованій воді з подальшим висушуванням твердого залишку. На основі розчинних сполук B2O3, Na2SiO3, K2SiO3  та нерозчинних Al2O3, SiO2, B4C, SiC, TiC отримано 2- і 3-компонентні захисні покриття, які сприяють підвищенню термостійкості шлфпорошків надтвердих матеріалів в середньому в 1,7 разів (В.І. Лавріненко, О.О Пасічний, О.О. Бочечка, В.Г. Полторацький, Г.А. Петасюк).

Методами магнетронного розпилення і газотранспортного переміщення металу в газовому середовищі галогенідів отримано покриттям титану на частинках алмазних шліфпорошків порошків зернистістю 100/80, 400/315. Встановлено, що окрім карбону та титану в покритті присутні атоми оксигену, кількість яких за магнетронного розпилення я в 6 разів, а у випадку газотранспортного нанесення - в 2 рази переважає кількість атомів титану.високого тиску та високої температури (О.О. Бочечка, Д.В. Соколюк, А.Г. Филипович, О.І. Чернієнко, С.О. Лисовенко, В.М. Ткач, С.П. Старик, В.В. Білорусець).

Розроблено новий безпористий високов’язкий  (K1C>8,0MПа·м0,5) зносостійкий (HV15 = 17,8 ГПа), гетерофазний металокерамічний матеріал з градієнтною евтектичною структурою на основі Al2O3 – 32% ZrO2 шляхом використання  екзотермічних сумішей ZrO2(TiO2) – Al, C в процесі високопродуктивного вільного спікання в контакті з евтектичною порошковою  сумішшю Al2O3–32%ZrO2 і азотовмісним газовим середовищем. Зазначений матеріал може використовуватись для виготовлення деталей «гарячої зони» ГТД, різальних пластин для стабільної високошвидкісної лезової обробки сплавів на основі нікелю, високоточних за розміром елементів шестигранної форми із сфероподібними торцевими поверхнями для монтажу щільних мозаїчних бронеплит для 5 і 6 рівня захисту особового складу (М.М. Прокопів).

Встановлено можливість інтенсифікації режимів різання без руйнування інструментом з PcBN під час обробки важкооброблюваних матеріалів за рахунок зміцнення його поверхневого шару захисними покриттями на основі системи TiAlSiYN, нанесеними методом вакуум-плазмового напилення, із залишковими напруженнями стиску. Показано, що наявність в захисних покриттях стискаючих залишкових напружень, що мають значення –1,0 ГПа, сприяє зниженню еквівалентних напружень в небезпечних точках на передній поверхні інструменту у початковий період різання; найбільш суттєве зменшення еквівалентних напружень в небезпечних точках на передній поверхні інструменту спостерігається у разі наявності ударних навантажень – в цьому випадку еквівалентні напруження зменшуються з 1,9 до 0,5 ГПа; для зменшення еквівалентних напружень зі сторони задньої поверхні у інструментах зі значним зносом (∼ 0,3 мм) оптимальними є покриття з залишковими напруженнями стиску 3 ГПа (Чл.-кор. НАН України С. А. Клименко, А. С. Манохін, С. А. Клименко, М. Ю. Копєйкіна).

 Розроблено технологію прецизійної механічної обробки керамічних куль для гібридних підшипників. Експериментально визначено умови й режими алмазної обробки, які дозволяють виробляти керамічні кулі з В4С та Si3N4, розмір, точність і якість поверхні яких відповідають вимогам ДП «Запорізьке машинобудівне конструкторське бюро "Прогрес" імені академіка О.Г. Івченко». Згідно з ISO 3290-2:2014, визначено показники точності і шорсткості полірованої поверхні виготовлених з В4С та Si3N4 гарячим пресуванням за високих тисків дослідних партій керамічних куль діаметром Æ12,7 мм, які передано ДП "Івченко-Прогрес" для випробування експлуатації у гібридних підшипниках ГТД (С.В. Сохань, чл.-кор. НАН України А.Л. Майстренко).

Досліджено фізико-механічні та експлуатаційні характеристики синте­тичних алмазів, отриманих в ростовій системі Fe-Со-C. Визначено, що синтезовані шліфпорошки алмазу різних марок мають маг­нітні влас­тивості, обумовлені високим значенням питомої магнітної сприйнятливості внутріш­ньокристалічних включень сплавів-розчинників. Шляхом  роз­ділення алмазних шліфпорошків за дефектністю поверхні зерен алмазу зерни­стості 630/500 марки AC125 от­римано продукти, які різняться між собою показниками міцності. Алмазний прецизійний прав­лячий інструмент, оснащений елітними шліфпорошками алмазу зернис­тості 315/250 марки АС200, отриманими після роз­ділення вихідного шліфпорошка марки АС125, має підвищену зносостійкість (В.І. Лавріненко, Г.Д. Ільницька, М.М. Шейко, В.В. Смоквина)

Виявлено ефект аномального підвищення щільності упаковки полімерних ланцюгів поліазометинів при введенні в них структурних фрагментів діамінофероцену. Методами ЯМР, КРС-спектроскопії та малокутового рентгенівського розсіювання встановлено утворення регулярної надструктури з доменів підвищеної впорядкованості, яке викликає збільшення густини полімеру на 27÷35% порівняно з системами, які не містять фероценових фрагментів. Відтак, оцінений за зменшенням мікротвердості ступінь деградації згаданих полімерів та алмазовмісних композитів на їх основі в високоактивних лужних технологічних середовищах, що використовуються сучасними центрами обробки з ЧПУ, зменшується в 2,1-3,7 рази порівняно з немодифікованими поліазометинами та з традиційними зв’язуючими на основі фенолоформальдегідних і бісмалеімідних олігомерів (С.В. Скороход, Є.О. Пащенко, О.В. Лажевська, Д.О. Савченко).

Встановлено вплив постійного електричного струму густиною 0,5÷2,5 A/см2, який пропускається через концентровані суспензії порошків графіту різних марок в епоксидних олігомерах на основі діфенилолпропану, на електропровідність відповідних графітопластів, одержаних шляхом полімеризації даних олігомерних систем. Після обробки суспензій графіту струмом з їх подальшою полімеризацією одержано графітопласти з провідністю, що в 1,7÷2,1 рази перевищує відповідний показник для матеріалів, виготовлених введенням графіту в олігомер без впливу струму. Підвищення електропровідності корелює зі збільшенням впорядкованості системи водневих зв’язків в олігомері, зафіксованим методом Фур’є-ІЧ-спектроскопії (Є.О. Пащенко, В.М. Бичихін, І.В. Лещук, С.В. Рябченко, Н.А. Щур).

Запропоновано модель механізму зношування та виконано аналіз напружено-деформованого стану в зоні контакту пар тертя кочення з кулями із B4C та Si3N4. Показано, що інтенсивність зношування гібридних пар визначається інтенсивністю зародження та розповсюдження тріщин втоми в поверхневих шарах пари, хоча відмінність площі контакту керамічних куль з поверхнею канавки в сталевому кільці складає всього 7%. Порівняння залежностей інтенсивності зношування та кінетичних параметрів розповсюдження тріщин втоми для керамічних матеріалів на основі В4С й Si3N4  свідчить про перевагу використання у гібридних парах тертя кочення «кераміка – сталь ШХ-15» саме нітриду кремнію Si3N4 (В.І. Кущ, чл.-кор. НАН України А.Л. Майстренко).

Визначено, що для інкапсуляції і тривалого зберігання наночастинок  без порушення їх біологічних властивостей найкращим чином підходять мезопористі матриці з високою адсорбційною ємністю стосовно різних речовин. В таких матрицях утримання наночастинок на внутрішніх поверхнях мезопор здійснюється за рахунок капілярних сил, які в десятки разів перевищують всі інші сили,  відповідальні за адгезію наночастинок. За таким принципом на основі активованої вуглецевої волокнистої матриці з іммобілізованими наночастинками срібла методом адсорбції з розчинів створено нові аплікаційні матеріали медичного призначення для лікування хворих з рановою інфекцією (О.Б. Логінова,  Г.Д. Ільницька,  Л.Д. Кістерська).

Розроблено технологію та інструменти для фінішної механічної обробки деталей, які в умовах ремонтних підприємств відновлюються наплавкою. Зазвичай доведення таких деталей до заданих кресленням розмірів стикається з труднощами, оскільки нестабільність хімічного складу і властивостей наплавленого матеріалу, наявність на наплавленій поверхні макро- і мікронерівностей зумовлюють нестабільність процесу взаємодії з інструментом, негативно впливають на показники його працездатності, характеристики точності обробки та якості поверхні. Тож, для ручної механічної обробки деталей, наплавлених сплавами високої твердості, запропоновано шліфувальні круги і шліфувальні головки з рубін-корунду таспеціальні головки з порошків синтетичного алмазу на гальванічній зв’язці, які характеризуються підвищеною стійкістю до зношування та спротивом засалюванню. Визначено також, що оптимальні швидкості шліфування наплавлених деталей абразивним інструментом мають складати 20-28×103 об/хв., а алмазним, відповідно, 10-17,5×103 об/хв. Шліфувальні круги із хромистого електрокорунду, наприклад, продемонстрували високу ефективність обробки при плоскому шліфуванні зносостійких поверхонь спеціальних штампів, наплавлених сплавом CastoDur N 9060, до заданої шорсткості наплавленої поверхні виробів Ra 1,32. Випробування розроблених інструментів і технології в умовах Луцького ремонтного заводу «Мотор» показало, що вони дозволяють отримати задану якість поверхні та точність виготовлення деталей авіаційних двигунів, а також забезпечують підвищення продуктивності обробки деталей, наплавлених жароміцними сплавами ЖС6 та ЖС32, в 1,5–1,7 разів у порівнянні з інструментами, які сьогодні використовуються на підприємстві (С.А. Клименко, С. В. Рябченко, М.Ю.Копєйкіна).

На головну

НАЙБІЛЬШ ВАГОМІ НАУКОВІ РЕЗУЛЬТАТИ ІНСТИТУТУ ЗА 2020 РІК.
НАЙБІЛЬШ ВАГОМІ НАУКОВІ РЕЗУЛЬТАТИ ІНСТИТУТУ ЗА 2021 РІК.
НАЙБІЛЬШ ВАГОМІ НАУКОВІ РЕЗУЛЬТАТИ ІНСТИТУТУ ЗА 2022 РІК.


V.Bakul Institute for Superhard Materials V.Bakul Institute for Superhard Materials V.Bakul Institute for Superhard Materials V.Bakul Institute for Superhard Materials V.Bakul Institute for Superhard Materials

Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Україна, 04074, Київ, вул.Автозаводська, 2;
Тел.: (+38 044) 468-86-40 Факс: 468-86-25 www.ism.kiev.ua Е-mail: alcon@ism.kiev.ua