УДК 669.018.25:621.762.5

А. Ф. Лісовський*, О. О. Матвійчук**, С. А. Давиденко
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*lisovsky@ism.kiev.ua
**o.o.matviichuk@gmail.com

Термодинаміка формування бі-мезостуктур в композиційних матеріалах (стор. 3-10)

За допомогою термодинаміки було досліджено структуроутворення бі-мезокомпозицій І та ІІ класів у цементованих карбідах, які складаються з мезоелементів та матриці. Отримано вирази для зміни вільної енергії Гельмгольца під час твердофазного та рідкофазного спікання бі-мезокомпозицій. Встановлено, що для утворення стійких бі-мезоструктур у цементованих карбідах необхідно використовувати твердофазне спікання для мезоструктур першого класу, а для отримання бі-мезокомпозицій другого класу методом рідкофазного спікання необхідно забезпечити якісну змочуваність мезоелементів. В результаті було отримано бі-мезоструктуру WC–20 % (за масою) Ni–2 % (за масою) C методом рідкофазного спікання.

Ключові слова: мезокомпозиції, термодинаміка, спікання, структура.

 

УДК 621.922.079

О. П. Подоба, С. В. Шмегера*, В. І. Кущ
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*svshmegera@gmail.com

Вплив ізотопу ¹⁵N на ґраткову теплопровідність кубічного нітриду бору (стор. 11-16)

Запропоновано уточнену теоретичну модель ґраткової теплопровідності бінарних сполук, яка базується на сучасних уявленнях про механізми розсіювання фононів і забезпечує оцінку впливу температури та ізотопного складу компонентів. Модель задовільно узгоджується з наявними дослідними та розрахунковими даними для кубічного нітриду бору (cBN). З її допомогою вперше досліджено залежність теплопровідності cBN від вмісту ізотопу ¹⁵N.

Ключові слова: кубічний нітрид бору, ґраткова теплопровід­ність, ізотопний склад, теоретична модель.

 

УДК 678:66.08/.09

Є. О. Пащенко*, Д. О. Савченко, С. А. Кухаренко, Р. М. Курганов, О. М. Кайдаш, О. В. Лажевська, В. М. Бичихін, С. В. Скороход
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*lab6_1@ukr.net

Модифікування поверхні карбонових волокон як наповнювачів композиційних матеріалів на фталонітрильних зв’язках (стор. 17-27)

Наведено результати досліджень, що спрямовані на розробку нового метода електрохімічного індукування парамагнітних центрів на поверхні карбонових матеріалів, який не тільки підвищує адгезію між наповнювачем та зв’язкою, а й сприяє високій довговічності та збереженню вихідного рівня характеристик міжфазового контакту в умовах довготривалого впливу температури до 500 °C на повітрі. Експериментально підтверджено симбатну кореляцію між концентрацією парамагнітних центрів на міжфазовій поверхні композита та його механічними характеристиками, зокрема, границею міцності на згин та модулем пружності. Показано, що фталонітрильні олігомери з використанням волокнистих наповнювачів придатні як зв’язки для створення абразивних композитів з високим рівнем термомеханічних властивостей. Такі композити призначені для роботи у виробах та агрегатах, що працюють в екстремальних умовах. Встановлено, що запровадження нового методу модифікування поверхні карбонових матеріалів здатне суттєво підвищити механічні властивості, тепло- та термостійкість композиційних матеріалів на фталонітрильних зв’язках.

Ключові слова: композиційні матеріали, фталонітрили, волокнисті карбонові наповнювачі, полііміди, гетероциклічні полімери, олігомери, індукування парамагнітних центрів, теплостійкість.

 

УДК 666.539.3/6 (045)

А. Г. Довгаль*, Л. Б. Приймак, О. М. Білякович
Київський авіаційний інститут, м. Київ, Україна
*andrii.dovhal@npp.kai.edu.ua

Вплив складу композитів системи SiC–Al₂O₃ на твердість та тріщиностійкість (стор. 28-41)

Досліджено вплив складу композита системи SiC–Al₂O₃, на твердість та тріщиностійкість, що розраховували непрямим методом за сумарною довжиною тріщин в кутках відбитків ромбічної форми на твердомірі Віккерса. Встановлено залежності твердості та тріщиностійкості цих композитів від вмісту компонентів композита.

Ключові слова: кераміка, композит, намел, твердість, тріщиностійкість.

 

УДК 620.22:539.422.5

Xue Mao-chao
School of Transportation, Xinxiang Vocational and Technical College, 453006, Xinxiang, China
xuemaochao168@163.com

Підготовка до виготовлення та механічна зносостійкість композита MoSi₂–Al₂O₃ (стор. 42-52)

 

Методами механохімічного відновлення та спікання гарячим пресуванням з використанням порошків MoO₃, Mo, Al та Si як сировини виготовлено композити MoSi₂ та MoSi₂–Al₂O₃. Вивчено мікроструктуру та зношування зразків під час сухого ковзання методами рентгенівської дифракції, растрової електронної мікроскопії, рентгенівської фотоелектронної спектроскопії та зворотно-поступального трибометра кулька–диск. Результати показали, що композит MoSi₂–Al₂O₃ мав тонку мікроструктуру, високі твердість (13,4 ГПа) і в’язкість руйнування (7,2 МПа×м^1/2) порівняно з чистим матеріалом MoSi₂. Результати випробувань на зношування показали, що композити MoSi₂ і MoSi₂–Al₂O₃ мав хороші трибологічні властивості під час ковзання кульок зі сталі GCr15 за різних навантажень. Коефіцієнт тертя та швидкість зношування зразків зменшувалися зі збільшенням прикладеного навантаження. Порівняно з чистим MoSi₂, композит MoSi₂–Al₂O₃ продемонстрував кращу зносостійкість завдяки високій твердості, в’язкості руйнування та хорошим характеристикам поверхневого змащування. Основними механізмами зношування композита були адгезія, трибоокислення, пластична деформація та відшарування.

Ключові слова: композит MoSi₂–Al₂O₃, знос під час ковзання, механічне легування, інтерметаліди.

 

УДК 546.6/.9:661.655:539.217

G. Shwetha*, T. Gadipelly
Department of Physics, School of Engineering, Anurag University, Venkatapur (V), Ghatkesar (M), Medchal (Dist), Telangana, India
*shwetha.gummula1@gmail.com

Огляд потрійних сполук перехідних металів з високим вмістом бору як матеріалів для підвищення твердості (стор. 53-61)

В огляді представлено детальні теоретичні та експериментальні дослідження потрійних сполук перехідних металів з високим вмістом бору (ВБПM) з метою поширення цього напрямку досліджень. Більшість цих сполук застосовують як тверді матеріали, магнітні матеріали, надпровідники, 2D матеріали, каталізатори тощо. Оглянуто різні новітні потрійні сполуки ВБПM, а також значні досягнення та виклики в цій перспективній галузі.

Ключові слова: перехідний метал, потрійні бориди, твердість, високий тиск.

 

УДК 621.923.7

Ю. Д. Філатов^1, *, Т. О. Пріхна¹, А. Ю. Бояринцев², В. І. Сідорко³, С. В. Ковальов^1
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 деталей оптотехніки з алюмінію (стор. 62-72)

В результаті дослідження закономірностей знімання оброблюваного матеріалу і формування нанопрофілю полірованої поверхні під час полірування деталей оптотехніки з алюмінію за допомогою дисперсної системи з мікро- і нанопорошків метаборату міді встановлено, що утворення і видалення наночастинок шламу внаслідок передачі енергії від частинок полірувального порошку до оброблюваної поверхні, відбувається за механізмом QD-FRET – ферстерівського резонансного перенесення енергії, опосередкованого квантовими точками Al₂O₃-QDs, які утворюються на поверхні алюмінію. Показано, що швидкість знімання оброблюваного матеріалу під час полірування алюмінію за допомогою дисперсної системи на основі метаборату міді і гасу залежить від добротності мікрорезонатора, який утворено поверхнями оброблюваного матеріалу і частинки полірувального порошку, і часу життя збудженого стану квантових точок оброблюваної поверхні у відповідності до загальних закономірностей процесу полірування. Встановлено, що результати теоретичного розрахунку швидкості знімання оброблюваного матеріалу добре узгоджується з даними експериментального визначення продуктивності полірування алюмінію з відхиленням 1–5 %. Показано, що за рівнем продуктивності полірування і шорсткості полірованих поверхонь для полірування деталей оптотехніки з алюмінію доцільно використовувати дисперсну систему з мікро- і нанопорошків метаборату міді.

Ключові слова: полірування, квантові точки (КТ), ферстерівське резонансне перенесення енергії (FRET), швидкість знімання матеріалу (MRR), шорсткість поверхні, алюміній, метаборат міді.

 

УДК 621.921.34:666.233.08374

Г. А. Петасюк*, О. О. Бочечка, В. І. Лавріненко, Ю. В. Сирота
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*petasyuyk@ukr.net

Методичні особливості кількісного аналізу характеристик різальних кромок високоміцних шліфпорошків синтетичного алмазу (стор. 73-87)

Розглянуто методичні аспекти кількісного аналізу характеристик різальних кромок абразивних порошків. Зазначено, що в практиці визначення показників цих характеристик домінує підхід, заснований на використанні проекції зерна. Обґрунтовано можливість і необхідність переходу в подібній задачі до методичної схеми, заснованої на 3D формі зерна. Запропоновано методичну схему, яка враховує реальну морфологію зерен таких шліфпорошків, що забезпечує більшу правдоподібність отримуваних показників характеристик їхніх різальних кромок. Виконано аналітичну інтерпретацію кількості різальних кромок та кутів їхнього загострення для високоміцних шліфпорошків синтетичного алмазу. На прикладі шліфпорошків АС400 500/400 та АС200 630/500 проілюстровано доцільність і перевагу методичної схеми з використанням 3D форми зерна як твірного об’єкту фактичних різальних кромок високоміцних шліфпорошків синтетичного алмазу. Водночас не відкинуто методичну схему з використанням проекції зерна як твірного об’єкту різальних кромок. На кількісному рівні обґрунтовано рекомендацію для не високоміцних шліфпорошків синтетичного алмазу та інших абразивних порошків застосовувати відомий метод визначення характеристик різальних кромок, заснований на геометричному моделюванні проекції зерна абразивних порошків зіркоподібними многокутниками. Встановлено, що обидва розглянуті методи дають достатньо задовільний результат щодо збігу значення кутів загострення різальних кромок (відносна похибка не перевищує 1 %) та менш задовільний, але прийнятний результат для прикладних застосувань щодо збігу значення числа різальних кромок (відносна похибка 14–17 %).

Ключові слова: алмазні шліфпорошки, різальні кромки, характеристики, зерно, проекція, 3D форма.

 

УДК 622.24.051.4

Є. А. Коровяка*, С. О. Шипунов
Національний технічний університет “Дніпровська політехніка”, м. Дніпро, Україна
*koroviaka.ye.a@nmu.one

Вдосконалення технології бурових робіт під час ударно-обертального буріння (стор. 88-98)

Розроблено двошарову конструкцію різальної вставки бурового інструменту з використанням твердого сплаву WC–Co з різними вмістом кобальту та розміром зерна карбіду вольфраму сплаву з чіткою межею між зонами різної зернистості, що дозволило підвищити зносостійкість і ударну міцність інструменту та підвищити до 50 % швидкість ударно-обертального буріння твердих порід. Верхній шар різальної вставки складає крупнозерниста структура (6 мкм) з високою зносостійкістю, а нижній шар – дрібнозерниста структура (2 мкм) із підвищеною ударною в’язкістю. Результати дослідження можуть бути застосовані у гірничодобувній, нафтогазовій та будівельній галузях для підвищення ефективності буріння.

Ключові слова: перфоратор, бурова коронка, різальна вставка, металокерамічний сплав, бурова установка.

 

УДК 621.921.343

Д. А. Стратійчук*, Я. М. Романенко, C. П. Старик, В. З. Туркевич
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*d_strat@ukr.net

Використання гафнію як активатора спікання композитів групи BL у системі cBN–HfC (стор. 99-101)

Розглянуто деякі аспекти формування безпористих керамоматричних композитів BL-групи в системі cBN–HfC, де як активуючу добавку використано мікропорошок гафнію. Продемонстровано, що під час НРНТ експериментів за температури 2300 °С у системі відбувається реакційне спікання зі зникненням металічної фази та утворення за двома механізмами дрібнозернистого HfB₂ в кількості до 8 % (за об’ємом).

Ключові слова: cBN-кераміка BL-групи, НРНТ реакційне спікання, HfC, гафній.