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 & abouliess@gmail.com

Оригінальні орторомбічні тетраедрично-тригональні гібридні алотропи C_n (n = 8, 10, 12, 14) з етено- та пропадієноподібними блоками: кристалографія та квантово-механічні розрахунки (стор. 3-14)

На основі кристалографії та розрахунків у рамках квантової теорії функціонала густини запропоновано оригінальні алотропи вуглецю, орторомбічні C₈, C₁₀, C₁₂ і C₁₄, що представляють собою змішані sp²/sp³ гібридизації вуглецю з C=C етеноподібними та C=C=C пропадієноподібними вбудованими блоками. Вуглецеві алотропи з топологіями, пов’язаними з jeb, mog, а також з новими топологіями, демонструють чергування тетраедричних і тригональних укладок вуглецю вздовж a-орторомбічного напрямку (вертикального), близького, але відмінного від “ізоглітера”. Показано, що алотропи вуглецю C₈, C₁₀, C₁₂, C₁₄ є когерентними і стабільними як механічно (пружні властивості), так і динамічно (фонони), з розрахованими значеннями твердості за Віккерсом (H_V) в діапазоні від 25 до 52 ГПа, причому останнє значення пов’язане з тим, що C₁₂ має найбільшу кількість тетраедричних і тригональних укладок. Високі частоти фононів w ~ 50 ТГц було віднесено до режиму розтягування C=C (в C₈ і C₁₂) і C=C=C (в C₁₀ і C₁₄) блоків, що добре узгоджується з експериментом для раманівської молекулярної ідентифікації. Спостережувані величини w ~ 40 ТГц було запропоновано як сигнатури простих зв’язків С–С у тетраедрах, як і в алмазі. Електронна зонна структура та густина станів, показані на прикладі C₈, вказують на металоподібну поведінку, що пояснюється переважно блукаючою роллю тригональних π-електронів вуглецю.

Ключові слова: теорія функціонала густини, змішана гібридизація, вуглець, фонони, твердість.

 

УДК 666.3:539.5

Т. Б. Сербенюк^1, *, Т. О. Пріхна¹, В. В. Загородній², В. Б. Свердун¹, В. В. Олійник², М. В. Карпець^{1, 3, 4}, В. Є. Мощіль¹, С. С. Пономарьов^5
1Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
²Навчально-науковий інститут високих технологій, Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, м. Київ, Україна
³Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, м. Київ, Україна
⁴Національний технічний університет України
“Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського”, м. Київ, Україна
⁵Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАН України, м. Київ, Україна
*serbenuk@ukr.net

Електродинамічні властивості композитів AlN–С та AlN–С–Mo, отриманих вільним спіканням (стор. 15-23)

Досліджено електродинамічні характеристики в діапазоні частот 1–10 ГГц композиційних матеріалів на основі AlN–5 % (за масою) С(сажа) і AlN–5 % (за масою) С(порошок алмазу)–5%Mo, отриманих вільним спіканням за температури 1850 °С. Показано, що дійсна та уявна частини відносної діелектричної проникності композитів з вмістом сажі та порошку алмазу з молібденом на частоті 10 ГГц становлять εʹ ≈ 16,1, εʺ ≈ 4,3 та ɛʹ ≈ 9,3, εʺ ≈ 0,7 відповідно.

Ключові слова: композиційний матеріал, AlN, порошок алмазу, молібден, діелектрична проникність, електродинамічні властивості.

 

УДК 622.24.051:536.2

В. А. Дутка*, А. Л. Майстренко, В. Г. Кулич, О. І. Боримський
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*vadutka@ukr.net

Моделювання ущільнення керамічних матеріалів на основі карбіду бору за високошвидкісного спікання під тиском (стор. 24-37)

Виконано моделювання процесу ущільнення порошкових сумішей на основі карбіду бору за високошвидкісного спікання під тиском. Розроблена для цього комп’ютерна модель базується на теорії ущільнення пористих матеріалів Скорохода–Олевського–Штерна і враховує кінетику росту зерен в процесі спікання. Для визначення параметрів моделі використано результати лабораторних та обчислювальних експериментів. Адекватність моделі підтверджено порівнянням з наявними дослідними даними.

Ключові слова: карбід бору, високошвидкісне спікання під тиском, ущільнення, ріст зерна, моделювання.

 

УДК 621.763

Е. С. Геворкян^1, *, В. П. Нерубацький², В. О. Чишкала³, С. В. Литовченко³, М. М. Прокопів⁴, W. Samociuk¹, В. А. Мечник^4
1University of Life Sciences in Lublin, Lublin, Poland
²Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків, Україна
³Харківський національний університет ім. В. Н. Каразіна, м. Харків, Україна
⁴Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*edsgev@gmail.com

Технологічні та інноваційні відмінності методу електроконсолідації як різновиду методу плазмового спікання тугоплавких сполук (стор. 38-51)

Розглянуто деякі фізичні та технологічні особливості процесу електроконсолідації, визначено його місце серед численних методів електророзрядного спікання. Відзначено основні переваги порівняно з іншими способами ущільнення нанопорошків. Досліджено вплив режимів спікання на формування мікроструктури, особливості гальмування зростання зерен під час нагрівання, вплив температури і швидкості нагрівання графітової прес-форми на фізико-механічні властивості керамічних композитів. Наведено оригінальні дані процесу електроконсолідації та фізико-механічні властивості нанокомпозитів, одержаних за цим методом. Надано ймовірну схему електророзрядних процесів у разі пропускання високоамперних струмів через графітову прес-форму.

Ключові слова: гаряче пресування, електроконсолідація, електророзряд, композит, нанопорошок, спікання.

 

УДК 621.762.5:622.24.051.64:669.11

Zhiming Wang¹, Xiecai Yan¹, Yakun Tao¹, Wucheng Sun¹, Xiaohong Fang^{1, 2}, Longchen Duan^{1, 2}, Songcheng Tan^{1, 2,} *
¹Faculty of Engineering, China University of Geosciences, Wuhan, P.R. China
²National Center for International Research on Deep Earth Drilling and Resource Development, Wuhan, P.R. China
*wstansongcheng@cug.edu.cn

Вплив параметрів спікання та вмісту рідкої фази на властивості матриці на основі заліза імпрегнованого алмазного долота (стор. 52-68)

Вплив параметрів спікання та вмісту рідкої фази на властивості матриці попередньо легованого імпрегнованого алмазного долота (ІАД) на основі заліза досліджували за допомогою ортогонального експериментального дизайну. На основі аналізу результатів встановлено, що температура спікання та вміст рідкої фази мають значний вплив на міцність на вигин, твердість, відносну густину та швидкість зношування матриці. Для металоматричного композита (ММК) зі збільшенням температури спікання з 900 до 1050 °C міцність на вигин, твердість (HRB) і відносна густина ММК спочатку зменшувалися, потім збільшувалися і, нарешті, знову зменшувалися, в той час як швидкість зносу збільшувалася з температурою. Зі збільшенням вмісту рідкої фази чотири властивості ММК демонстрували подібну тенденцію спочатку до збільшення, а потім до зменшення. Порівняно, вплив часу витримки і тиску спікання на властивості матриць був меншим, ніж вплив температури спікання і вмісту рідкої фази, але вони також мали значний вплив на деякі властивості матриць. Час витримки мав більш значний вплив на твердість і зносостійкість, тоді як тиск спікання мав значний вплив лише на твердість. Після додавання алмазів міцність на вигин композита з алмазною матрицею спочатку зростала, а потім зменшувалася з підвищенням температури, тоді як міцність на вигин продовжувала зменшуватися зі збільшенням вмісту рідкої фази.

Ключові слова: метод ортогональних випробувань, попередньо легований порошок з високим вмістом заліза, спікання гарячим пресуванням, імпрегноване алмазне долото.

 

УДК 621.923.7

Ю. Д. Філатов^1, *, А. Ю. Бояринцев², В. І. Сідорко³, С. В. Ковальов¹, О. В. Колесніков², В. О. Новгородцев², Я. І. Полупан^2
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
*filatov2045@gmail.com

Механізм полірування сцинтиляторів на базі полістиролу (стор. 69-83)

В результаті дослідження механізму полірування сцинтиляторів з полістиролу за допомогою дисперсної системи з мікро- і нанопорошків встановлено, що утворення наночастинок шламу (ЧШ) і наночастинок зносу полірувального порошку (ЧП) є наслідком ферстерівського резонансного перенесення енергії (FRET), яке відбувається в 4-модовому режимі у відкритому мікрорезонаторі, утвореному поверхнями оброблюваного матеріалу і частинки полірувального порошку. Показано, що зношування частинок дисперсної фази полірувальної дисперсної системи відбувається вдвічі швидше, ніж знімання оброблюваного матеріалу. Показано, що під час розсіювання квантових наночастинок у відкритому резонаторі, утвореному поверхнями оброблюваного матеріалу і притира, повний переріз розсіювання ЧШ на ЧП (31,1 Мб) набагато більше повного перерізу розсіювання ЧП на ЧШ (2,4 Мб), що зумовлює відсутність нальоту з наночастинок зносу полірувального порошку на оброблюваній поверхні і наявність нальоту з наночастинок шламу на поверхні притира. Встановлено, що результати розрахунку швидкості знімання матеріалу узгоджуються з даними експериментального визначення продуктивності полірування полістиролу за відхилення до 4 %, а фрагменти нальоту з наночастинок шламу на поверхні притира мають розміри від 0,2 до 1,0 мм і дискретно розташовуються в кільцевій зоні радіуса 24,5 мм. Показано, що полірування сцинтиляційних елементів на базі полістиролу з використанням дисперсної системи з мікро- і наночастинок підвищує здатність детекторів щодо роздільної реєстрації швидких нейтронів та гамма-квантів за формою імпульсу для довгомірних детекторів на 14 %.

Ключові слова: полірування, полістирол, ферстерівське резонансне перенесення енергії (FRET), швидкість знімання матеріалу, фрагменти нальоту.

 

УДК 621.922:621.793

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

Оксид бору на поверхні зерен з надтвердих матеріалів як можливий чинник підвищення експлуатаційних показників шліфувального інструменту (стор. 84-92)

Досліджено вплив наявності на поверхні зерен надтвердих матеріалів оксиду бору на експлуатаційні показники шліфувального інструменту. Показано можливість збільшення показника міцності зерен кубічного нітриду бору (КНБ) за допомогою термообробки зерен на повітрі за невеликої температури завдяки заповненню їхнього дефектного простору плівкою В₂О₃. Результати випробувань засвідчили, що круги, які містили порошок КНБ після термообробки, мали вищу зносостійкість та меншу питому енергоємність шліфування. Показано, що саме наявність оксиду бору на поверхні зерен шліфпорошків надтвердих матеріалів є важливим чинником підвищення їхніх експлуатаційних показників в шліфувальному інструменті.

Ключові слова: оксид бору, оксид алюмінію, зерна кубічного нітриду бору, зерна алмазу, шліфувальний інструмент, експлуатаційні показники.

 

УДК 666.3:539.5

М. М. Прокопів*, О. В. Харченко, І. П. Фесенко
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*mmprokopiv@gmail.com

Теплопровідність інструментальних керамік, одержаних із екзотермічних сумішей Cr₂O₃–AlN, ZrO_2(М)–Al–C в процесі гарячого пресування (стор.93-95)

Представлено результати дослідження коефіцієнта теплопровідності керамічних інструментальних матеріалів, одержаних з екзотермічних сумішей Cr₂O₃ з AlN та ZrO_2(М)–Al–C гарячим пресуванням. Проведено порівняння характеристик отриманих матеріалів та комерційної інструментальної кераміки Al₂O₃–ТіС марки СС650 (“Сандвік Коромант”, Швеція).

Ключові слова: оксид хрому, нітрид алюмінію, оксид цирконію, алюміній, екзотермічні суміші, гаряче пресування, теплопровідність.

 

УДК 661.657.5:536.421.1

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

Температури плавлення (над)твердих кубічних пніктидів бору (стор. 96-100)

На основі аналізу встановленого емпіричного зв’язку між пружними константами і температурами плавлення кубічних пніктидів елементів IIIa групи спрогнозовано температури плавлення гіпотетичних кубічних пніктидів BSb і BBi. Проведено критичний аналіз даних плавлення (над)твердих кубічних пніктидів бору BX (X = N, P, As, Sb, Bi) і показано, що їхні температури плавлення за атмосферного тиску, а також їхня твердість за Віккерсом є лінійними функціями числа Менделєєва пніктогену.

Ключові слова пніктиди бору, температури плавлення, пружні константи, твердість.