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
Конференції
Виставки
Обладнання центру
Контакти Центру
Порядок оформлення заявок

Випуск № 5, рік 2023

УДК 661.883:536.45

Т. О. Пріхна1, 4, *, А. С. Локаткіна1, П. П. Барвіцький1, М. В. Карпець1, 2, 4, С. С. Пономарьов3, А. А. Бондар4, Б. Бюхнер5, Й. Вернер5, Р. Клюге5, В. Є. Мощіль1, О. І. Боримський1, Л. М. Девін1, С. В. Ричев1, Р. Хабер6, Зейнеп Айгузер Ясар6, Б. Матовіч7, М. Руцький8, О. В. Присяжна1
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
3Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАН України, м. Київ, Україна
4Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, м. Київ, Україна
5Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung, Dresden, Germany
6Department of Materials Science and Engineering, Rutgers, The State University of New Jersey, Piscataway, USA
7Institute of Nuclear Sciences Vinča, Materials Science Laboratory, Belgrade University, Belgrade, Serbia
8Faculty of Mechanical Engineering, Kazimierz Pulaski University of Technology and Humanities in Radom, Radom, Poland
*prikhna@ukr.net
Структура, механічні властивості та високотемпературна стійкість матеріалів на основі ZrB2 та HfB2 (стор. 3-20)

Досліджено структуру, механічні характеристики й високотемпературну стійкість у вакуумі та на повітрі спечених за високого квазігідростатичного тиску (4,1 ГПа) та за допомогою гарячого пресування (за тиску 30 МПа) матеріалів на основі ZrB2 і HfB2 без добавок та з добавками SiC і Si3N4. Показано, що нетривале (4 хв) спікання в умовах високого тиску за порівняно невисокої (1800 °С) температури дозволяє значно покращити механічні властивості матеріалів у порівнянні з аналогічними, одержаними іншими методами (гарячим пресуванням та іскро-плазмовим спіканням). У разі спікання за високого (4,1 ГПа) тиску добавка 20 % (за масою) SiC до ZrB2 і 30 % (за масою) SiC до HfB2 приводить до зниження питомої ваги ZrB2 і HfB2 та підвищення твердості (на 17 і 46 % відповідно) і тріщиностійкості (на 40 і 21 % відповідно). У разі додавання SiC відбувається формування твердих розчинів через взаємну дифузію С і Si в матричні фази ZrB2 або HfB2 та незначну дифузію Zr і Hf в області, збагачені SiC. Під час спікання ZrB2 і HfB2 без добавок за високого тиску покращення механічних властивостей пояснюється утворенням у спеченому матеріалі міцніших зв’язків між зернами. Додавання SiC до ZrB2 дещо знижує модуль Юнга, але підвищує демпфувальну здатність отриманих матеріалів. Одночасне додавання SiC і Si3N4 до ZrB2 приводить меншою мірою до зростання твердості, але веде до подальшого підвищення тріщиностійкості. Температура плавлення у вакуумі спечених ZrB2 і HfB2 виявилася істотно вищою, ніж у матеріалів з добавками SiC. Композитний матеріал, виготовлений з суміші HfB2–30 % (за масою) SiC мав густину r = 6,21 г/см3, мікротвердість HV(9,8 Н) = 38,1±1,4 ГПа, HV(49 Н) = 27,7±0,24 ГПа, HV(98 Н)= 26,3±2,03 ГПа, тріщиностійкість KІс(9,8 Н) = 8,2±0,2 MПа×м0,5, KІс(49 H) = 6,8±0,6 MПа×м0,5, KІс(98 Н) = 6,4±0,11 MПа×м0,5, що істотно вище за аналогічні характеристики HfB2, спеченого в тих же умовах, але без добавок.

Ключові слова: тугоплавкі бориди, SiC, Si3N4, композити, ультрависокотемпературні матеріали, спікання в умовах високих тисків і температур, гаряче пресування, електронна мікроскопія, механічні властивості, температура плавлення у вакуумі, високотемпературна стійкість до окислення.

 

УДК 621.921.34-492.2:539.89:621.762.5

О. О. Бочечка1, *, О. В. Кущ1, О. М. Ісонкін1, Г. А. Петасюк1, О. І. Чернієнко1, О. С. Осіпов1, В. С. Гаврилова1, О. І. Боримський1, Ю. Ю. Румянцева2
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
2Łukasiewicz Research Network – Krakow Institute of Technology, Krakow, Poland
*bochechka@ism.kiev.ua
Вплив зернового складу порошку алмазу, синтезованого в системі Mg–Zn–C, на структуру, фізико-механічні та експлуатаційні властивості полікристалів, спечених з нього за високого тиску  (стор. 21-35)

За тиску 8 ГПа та температури 1700 °C в системі Mg–Zn–C проведено синтез алмазу, після хімічного очищення продукту синтезу здійснено класифікацію одержаного алмазного порошку за зернистостями. Досліджено вплив співвідношення крупної і дрібної фракцій алмазного порошку й параметрів спікання на структуру та фізико-механічні властивості спечених алмазних полікристалів. Проведено дослідження зносостійкості отриманих зразків через точіння циліндричного керна граніту Коростишівського родовища X категорії буримості. Показано, що спікання за високого тиску суміші крупнодисперсного та дрібнодисперсного синтезованих алмазних порошків дозволяє зменшити в 2,46 рази залишкову пористість в порівнянні зі спіканням за такого ж тиску алмазних порошків, синтезованих в системах на основі металів групи заліза. Максимальна твердість серед одержаних полікристалічних зразків, визначена за навантаження на індентор Кнупа 9,8 Н, становить 66 ГПа, що складає 87 % від твердості монокристала природного алмазу типу Ia (грань (100)). Найвищу зносостійкість мають зразки алмазних полікристалічних елементів діаметром 15 мм та висотою 3 мм, спечені в АВТ “тороїд 30” за тиску 8 ГПа та температури 1780 °C з очищеного продукту синтезу в системі Mg–Zn–C, яка в 5,6–10,9 разів вище зносостійкості контрольного зразка, спеченого з порошку, синтезованого в системі Ni–Mn– C.

Ключові слова: синтез алмазу, алмазний порошок, високий тиск, спікання, алмазний полікристал, твердість, точіння керна граніту, зносостійкість.

 

УДК 620.22-621.921.34:539.422.25

Б. Т. Ратов1, В. А. Мечник2, *, М. О. Бондаренко2, В. М. Колодніцький2, **, Е. С. Геворкян3, 4, В. П. Нерубацький4, А. Г. Гусманова5, Б. В. Федоров1, Н. А. Калдибаєв6, М. Т. Аршидинова5, В. Г. Кулич2
1НАО “Казахський національний дослідницький технічний університет ім. К. І. Сатпаєва”, м. Алмати, Казахстан
2Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
3Kazimierz Pulaski University of Technology and Humanities in Radom, Radom, Poland
4Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків, Україна
5Каспійський університет технології та інжинірингу ім. Ш. Єсенова, м. Актау, Казахстан
6Ошський технологічний університет ім. М. Адишева, м. Ош, Киргизстан
*vlad.mechnik2019@gmail.com
**vasylkolod56@gmail.com
Особливості структури поверхні руйнування композита Салмаз‒(WC‒Co)‒ZrO2 в результаті дії ударного навантаження (стор. 36-50)

Вивчено ефект впливу добавки мікропорошку ZrO2 (в інтервалі від 0 до 10 %) на структурні зміни твердосплавної матриці в області руйнування в результаті дії ударного навантаження зразка композиційного алмазовмісного матеріалу (КАМ) 25Салмаз–70,5WC‒4,5Co (% за масою), сформованого методом іскрового плазмового спікання в діапазоні зміни температури від 20 до 1350 °С за тиску 30 МПа протягом 3 хв. Встановлено, що в зразку КАМ без добавки ZrO2 структура твердосплавної матриці має вигляд, характерний для крихкого руйнування, про що свідчить гладкий рельєф поверхні руйнування. У цьому випадку руйнування зразка КАМ відбувається через сколювання компонентів твердосплавної матриці, що призводить до зниження його зносостійкості. Введення добавки ZrO2 у кількості 4 % до складу КАМ викликає зміну структури поверхні руйнування. На поверхні руйнування твердосплавної матриці зразка КАМ утворюються нанопори структурного розміру ~ 100–500 нм внаслідок в’язкого (ямкового) руйнування. Водночас крім утворення ямок на поверхні руйнування твердосплавної матриці відбувається формування сильно розвиненого рельєфу на поверхні алмазного зерна, що є свідченням поліпшення алмазоутримання та підвищення зносостійкості композита. За подальшого збільшення до 10 % добавки ZrO2 у складі КАМ на поверхнях руйнування твердосплавної матриці і алмазного зерна утворюється більш виражений мікрорельєф з наявністю глибоких ямок і мікротріщин. Запропоновано як оцінку характеристик міцності алмазоутримання використовувати вид рельєфу поверхні руйнування спечених зразків КАМ під час ударного руйнування за кімнатної температури.

Ключові слова: алмазоутримання, композит, склад, карбід вольфраму, кобальт, діоксид цирконію, структура, іскрове плазмове спікання.

 

УДК 621.762.242:546.271

Mehmet Bugdayci1, 2, *, Şeyma Güleç1
1Yalova University Chemical Engineering Dep., Yalova, Turkey
2Istanbul Medipol University Vocational School Construction Technology Dep., İstanbul, Turkey
*mehmetbug@gmail.com
Вакуумний карботермічний синтез TiB2 (стор. 51-61)

Досліджено умови утворення TiB2 карботермічним відновленням за більш низьких температур за допомогою використання вакууму, механічної активації, впливу функціональної добавки, різної тривалості процесу. Визначено оптимальну тривалість процесу – 4 год, оптимальну кількість функціональної добавки – 5 % (за масою) NaCl. Отримані зразки досліджено за допомогою методів сканувальної електронної мікроскопії і енергодисперсійної рентгенівської спектроскопії. Показано, що небажані фази було повністю видалено в результаті відновлення, проведеного після 16 год роботи кульового млина, а метод отримання TiB2 карботермічним відновленням з додатковими процесами є оптимальним.

Ключові слова: TiB2, карботермічне відновлення, обчислювальна програма FactSage, вакуум, кульовий млин.

 

УДК 621.923.7

Ю. Д. Філатов1, *, В. І. Сідорко1, С. В. Ковальов1, А. Ю. Бояринцев2, В. А. Ковальов3, О. Я. Юрчишин3
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
2Інститут сцинтиляційних матеріалів НАН України, м. Харків, Україна
3Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”,
м. Київ, Україна
*filatov2045@gmail.com
Розсіювання наночастинок шламу під час полірування полімерних оптичних матеріалів (стор. 62-73)

В результаті дослідження закономірностей взаємодії наночастинок шламу з наночастинками зносу полірувального порошку і притира під час полірування полістиролу, поліметилметакрилату і поліаллілдігліколькарбонату за допомогою дисперсних систем з мікро- і нанопорошків на підставі ab initio розрахунків у відповідності до квантової теорії розсіювання встановлено, що наночастинки шламу пружно розсіюються на наночастинках зносу. Диференціальний переріз розсіювання має максимальне значення за кутів розсіювання 0 і 180°, яке перевершує його значення для інших кутів в 2·104–5·104 разів. Показано, що наночастинки шламу під час полірування рухаються вздовж вісі оптичного резонатора між оброблюваною поверхнею і поверхнею притира і розсіюються тільки вперед і назад. Встановлено, що повний переріз розсіювання наночастинок шламу експоненціально зростає за підвищення їхньої концентрації та суттєво зменшується за збільшення розміру і кінетичної енергії наночастинок. За підвищення добротності резонатора від 7,9 до 105,5 повний переріз розсіювання наночастинок шламу експоненціально зменшується від 120,8 до 0,6 Мб. Показано, що розрахункові значення повного перерізу розсіювання наночастинок шламу з високим ступенем точності корелюють з експериментально визначеною швидкістю видалення матеріалу під час полірування.

Ключові слова: полірування, полімерні матеріали, розсіювання наночастинок, добротність резонатора.

 

УДК 549.517.1:621.923

О. О. Вовк1, О. В. Волошин1, Є. В. Слюнін1, Л. І. Волошина2, *, С. І. Кривоногов1, С. В. Ніжанковський1
1Інститут монокристалів НАН України, м. Харків, Україна
2Інститут сцинтиляційних матеріалів НАН України, м. Харьків, Україна
*
sil.volyn@gmail.com
Швидкість видалення матеріалу під час обробки сапфіру, легованого титаном (стор. 74-85)

Досліджено вплив вмісту іонів титану у кристалах сапфіру, легованого титаном (Ti:сапфір, до 0,2 % (за масою) Ti), на швидкість знімання матеріалу та шорсткість поверхні на різних етапах її обробки. Встановлено, що ефективність знімання матеріалу зростає зі збільшенням щільності дислокацій в кристалі. З’ясовано, що зі збільшенням вмісту титану у Ti:сапфірі під час шліфування закріпленим абразивом швидкість видалення матеріалу зменшується, а у разі шліфування та полірування вільним абразивом − збільшується через розупорядкування кристалічної структури та погіршення структурної досконалості кристалів. Легування сапфіру титаном призводить до зниження значення параметру шорсткості поверхні кристалів на етапі шліфування.

Ключові слова: сапфір, Ti:сапфір, шліфування, механічне полірування, хіміко-механічне полірування, швидкість видалення матеріалу, шорсткість поверхні.

 

УДК 621.941

С. А. Клименко*, С. Ан. Клименко, М. Ю. Копєйкіна, А. С. Манохін, Ю. О. Мельнійчук
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*atmu@meta.ua
Теплові явища на передній поверхні інструмента з PcBN під час точіння загартованої сталі (стор. 86-99)

В роботі представлені результати визначення температури на плямах спалаху на передній поверхні та температури різання під час точіння загартованої сталі інструментом з PcBN групи ВН. На основі експериментальних даних щодо розмірів ділянки контакту стружки з інструментом, її топографічних показників і рівня навантажень на передній поверхні інструмента проведений теоретичний розрахунок температури на плямах спалаху у контактній зоні інструмента. Встановлено, що зміна температури на плямах спалаху зі збільшенням швидкості різання має екстремальний характер: за швидкості різання 2 м/с значення температури перевищує 2000 °С на пластичній та 1000 °С на пружній частинах ділянки контакту. З використанням експериментально-розрахункового підходу визначено температуру різання, яка зростає з підвищенням швидкості різання і досягає 1200 °С. Доведено, що у разі зменшення температури на плямах спалаху за умов обробки зі швидкістю різання більше 2 м/с, інтенсивність наростання температури різання, яка характеризує середню температуру на контактній ділянці інструмента, зменшується.

Ключові слова: температура на плямах спалаху, температура різання, інструмент з PcBN, загартована сталь, напруження, площа і топографія контактної ділянки.

 

УДК 548.1

V. L. Solozhenko
LSPM–CNRS, Université Sorbonne Paris Nord, Villetaneuse, France
vladimir.solozhenko@univ-paris13.fr
Про кристалічну структуру надтвердого кубічного BC2N (стор. 100-102)

Кристалохімічним аналізом і точними розрахунками механічних властивостей нещодавно запропонованого кубічного алмазоподібного BC2N показано, що ця гіпотетична фаза не має відношення до експериментально синтезованого кубічного BC2N.

Ключові слова надтверді фази B–C–N, структура, твердість, модулі пружності.

 

УДК 621.315

В. І. Часник1, *, Д. В. Часник2, О. М. Кайдаш3
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
Вплив вмісту карбіду кремнію на об’ємний електричний опір вільноспечених композитів AlN–SiC (стор. 103-106)

Повідомлено, що об’ємний електричний опір композитів AlN–SiC зменшується від 1,1∙108 до 3∙102 Ом·см у разі збільшення в них вмісту карбіду кремнію з 20 до 55 % (за масою). В таких композитах за вмісту SiC менше 50 % пористість не перевищує 3 % і не має значного впливу на значення електричного опору. Залежність електричного опору від вмісту SiC є прямою лінією, розташованої під кутом до осі абсцис, якщо значення опору наведені у логарифмічному масштабі.

Ключові слова: вільне спікання, нітрид алюмінію, карбід кремнію, об’ємний електричний опір.

 

На головну

Випуск № 5, рік 2024
Надтверді матеріали
Склад редакційної колегії
Архів журналу НТМ
Положення про етику наукових публікацій
Редакція журналу “Надтверді матеріали
Передплата
Історія журналу
НАУКОВО-ТЕОРЕТИЧНИЙ ЖУРНАЛ «НАДТВЕРДІ МАТЕРІАЛИ» У СВІТОВОМУ ІНФОРМАЦІЙНОМУ ПРОСТОРІ
Рекомендації для авторів журналу «Надтверді матеріали»
ВИМОГИ ДО ОФОРМЛЕННЯ СТАТЕЙ

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: secretar@ism.kiev.ua