ЖУРНАЛ НАДТВЕРДІ МАТЕРІАЛИ Випуск № 3, рік 2026

Випуск № 3, рік 2026

УДК 621.921.34-492.2:539.89:621.762.5

О. О. Бочечка, Г. А. Петасюк, О. І. Чернієнко, В. О. Вєніков, В. С. Гаврилова, Т. О. Куриляк, А. О. Лямцева, С. М. Шевчук
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
obochechka@gmail.com

Вплив розміру зерен алмазних порошків на формування з них полікристалів за високого тиску і високої температури (стор. 3-11)

За тиску 8 ГПа та температури 1700 °С в системі Mg–Zn–B–C синтезовано кристали алмазу, проведено хімічне очищення продукту синтезу та здійснено класифікацію одержаного алмазного порошку за зернистістю. Досліджено зерновий склад сумішей крупнодисперсного та дрібнодисперсного алмазних порошків, синтезованих в системі Mg–Zn–B–C, до та після дії високого тиску, розглянуто вплив складу вихідних сумішей на ступінь їхнього подрібнення під дією високого тиску та його зв’язок із кінетикою та рівнем ущільнення полікристалів, сформованих із вказаних сумішей за подальшої дії високої температури. Показано, що збільшення середнього розміру вихідного порошку з 5 до 30 мкм викликає збільшення ступеня його подрібнення в 6 разів, що веде до ущільнення порошку на етапі високотемпературного спікання за тиску 8 ГПа та температури 1800 °С до рівня 99 %.

Ключові слова: алмазні порошки, зерновий склад, високий тиск, спікання, кінетика ущільнення, рівень ущільнення

УДК 621.762.5

М. М. Прокопів, О. В. Харченко, С. П. Старик, Г. П. Захарчук
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*mprokopiv70@gmail.com

Формування функціонально-градієнтної структури TiСN–(Со,Ті,W)С,N на поверхні зразка з твердого сплаву WC‒5TiC‒10Co під час спікання в контакті з нанопорошкомTiN (стор. 12-20)

Досліджено поверхню зразка із твердого сплаву WC–5TiC–10Co марки Т5К10 з поверхневим градієнтним шаром WC‒13Со і показано, що після додаткового спікання зразка (під тиском 50‒60 Па в середовищі азоту за температури 1400 С впродовж 20 хв у контакті з попередньо нанесеним на поверхню шаром нанопорошку TiN у вигляді шлікера) на поверхні зразка сформувався зовнішній темний шар (ЗТШ), розмірами 0,2–3,0 мм, зі щільною гетерофазною структурою, яка включає матрицю на основі Co, W, Ti, леговану N і C і диспергованими в ній керамічними (ТіNС) зернами різної форми. Встановлено, що механізмом формування даної градієнтної структури є інфільтрація частини утвореного в термокінетичних умовах спікання розплаву розчину Со‒W‒С із шару WC‒13Со, зі зменшенням останнього до 7 %, у пористий шар із нанопорошку ТіN, далі реалізується механізм рідкофазного спікання, який супроводжується частковим заміщенням у ТіN азоту вуглецем, розчиненням Со і W, виникненням безпористого стану та утворенням гетерофазної структури. Визначено, що мікротвердість шару WC‒7Со становить 14,5 ГПа, а новоутвореного ЗТШ ‒ 16,1 ГПа. Одержана градієнтна структура є перспективною для використання, наприклад, у лезовому інструменті для обробки високолегованих сплавів.

Ключові слова: твердий сплав, нітрид титану, спікання, розплав, інфільтрація, градієнтна мікроструктура.

УДК 666.3:546.271.620.1

Peicheng Mo, Jiarong Cheng, Xiaoyi Pan, Jun Zhang, Kai Li, Peixun Wang, Shiwei Jiang, Luozhi Mo, Chao Chen
Guangxi Key Laboratory of Superhard Material, National Engineering Research Center for Special Mineral Material, Guangxi Technology Innovation Center for Special Mineral Material, China Nonferrous Metals (Guilin) Geology And Mining Co., Ltd., Guilin, P.R. China
2393707540@qq.com

Вплив часу витримки на мікроструктуру та механічні властивості композиційних матеріалів на основі B4C (стор. 21-31)

Досліджено композитні матеріали B4C–TiB2, виготовлені за допомогою реакції in-situ з використанням спікання за високих температури і тиску з 90 % (за масою) B4C та 10 % (за масою) TiO2 як вихідних матеріалів. Визначено вплив часу витримки (2–10 хв) за постійного тиску 5 ГПа і температури 1500 °C на ущільнення, фазовий склад, еволюцію мікроструктури та механічні влас¬тивості композита. Результати дослідження показали, що час витримки значно впливає як на кінетику ущільнення, так і на формування армуючої фази TiB2. Оптимальні механічні характеристики були досягнуті за тривалості витримки 8 хв, що дозволило отримати відносну щільність 99,6 %, твердість за Віккерсом 35,3 ГПа, міцність на згин 675 МПа та в’язкість руйнування 6,8 МПам1/2. Покращення механічних властивостей в першу чергу пов’язане з повним утворенням частинок TiB2 in situ, що ефективно покращує в’язкість руйнування за допомогою таких механізмів, як відхилення тріщин і місткування. Отримано важливу інформацію щодо оптимізації процесу спікання для високопродуктивних композитів на основі B4C, запропоновано наукову основу для їхньої розробки та застосування в екстремальних умовах.

Ключові слова: B4C, високі температура і тиск, механічні властивості, механізм зміцнення.

УДК 541.16

S. F. Matar
Lebanese German University (LGU), Computational Materials and Molecular Science (CMMS), Sahel-Alma, Jounieh, Lebanon
s.matar@lgu.edu.lb

Новий щільний і надтвердий тетрагональний та орторомбічний C10: обґрунтування на основі кристалохімії та дослідження методом теорії функціонала густини (стор. 32-40)

На основі кристалохімічного пошуку та теорії функціонала густини запропоновано оригінальні тетрагональні та орторомбічні алотропи C10 із надзвичайно високою щільністю та надзвичайною твердістю. Такі властивості пов’язані з особливим розташуванням спотворених спільних кутів, а також короткими зв’язками C–C. Отримані структури відзначаються оригінальною топологією. Фононні зонні структури мають стабільні низькочастотні акустичні моди, а також вищі оптичні моди зі смугою 40 ТГц, близькою до експериментальної лінії Рамана алмазу для орторомбічного алотропа. Розрахована крива питомої теплоємності CV відповідає експериментальним значенням теплоємності для алмазу, особливо для орторомбічного C10. Електронна зонна структура проявляє напівпровідникові та ізоляційні властивості для тетрагональних та орторомбічних алотропів відповідно.

Ключові слова: теорія функціонала густини, алмаз, кристало¬хімія, фонони, щільність, твердість, питома теплоємність, зонна структура.

УДК 621.921.34:621.794.4:669.04

Danhui Han1, , Binhao Wang1, Chong Peng1, Cui Lyu2, Guangtong Zhou1, Changjian Geng1, Xinying Wang1, Bingtao Hu1
1State Key Laboratory for High Performance Tools, Zhengzhou Research Institute for Abrasives & Grinding Co., Ltd, Zhengzhou, P.R. China
2School of Materials Electronics and Energy Storage, Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou, P.R. China
baoyanl@126.com

Кероване травлення алмазу за допомогою карботермічного відновлення (стор. 41-53)

Досліджено поведінку карботермічного відновлення системи Fe2O3–C на кристалічних площинах алмазу (100) і (111) за температури 1000 °C і показано, що Fe і FeO, які утворюються в результаті відновлення Fe2O3 вуглецем, є основними активними речовинами, що сприяють травленню. Однак між двома кристалічними площинами було виявлено значні відмінності в механізмах травлення. На площині (111) переважало ступінчасте травлення, що призвело до утворення трикутних пірамідальних ямок, причому ступінь травлення зменшувався зі збільшенням вмісту вуглецю. На площині (100) утворилися квадратні ямки, а більший вміст вуглецю сприяв глибшому травленню. Це дослідження пояснює механізм регулювання анізотропного травлення, вплив складу сировини на морфологію травлення та створює теоретичну основу для контрольованого процесу травлення алмазу.

Ключові слова: алмаз, травлення, Fe2O3, FeO, карботермічне від-новлення

УДК 621.921.34-492.2:004.89

Г. А. Петасюк
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
*petasyuk@ukr.net

Визначення показників зовнішньої питомої площі поверхні шліфпорошків синтетичного алмазу екстраполяційно-аналітичним та пофракційно-осереднювальним методами: порівняльний аналіз (стор. 78-94)

Проведено огляд публікацій, в яких засвідчено позитивну прикладну значимість питомої площі поверхні шліфпорошків синтетичного алмазу абразивного призначення та способів впливу на її змінювання. Проаналізовано тенденції сучасного розвитку методів опосередковано-аналітичного визначення зовнішньої питомої площі поверхні як технологічної властивості таких абразивних шліфпорошків. Досліджено методичні особливості застосування екстраполяційно-аналітичного та пофракційно-осереднювального методів визначення зовнішньої питомої площі поверхні шліфпорошків синтетичного алмазу. Виконано порівняльне дослідження застосування цих двох методів до високоміцних та підвищеної міцності шліфпорошків синтетичного алмазу. Встановлено, що застосування пофракційно-осереднювального методу до високоміцних шліфпорошків синтетичного алмазу дозволяє отримувати більш достовірні показники зовнішньої питомої площі поверхні у порівнянні із тими, які надає екстраполяційно-аналітичний метод. Ступінь підвищення для досліджених високоміцних шліфпорошків змінювався від 1,5 до 2,35 рази. Виявлено фактори, які впливають на збільшення значення питомої площі поверхні. Сформульовано практичні рекомендації щодо правомірності і доцільності застосування пофракційно-осереднювального методу визначення зовнішньої питомої площі поверхні шліфпорошків синтетичного алмазу такого класу.

Ключові слова: високоміцні шліфпорошки синтетичного алмазу, 3D форма зерен, зовнішня питома поверхня, показник, метод.

УДК 621.921.343

Д. А. Стратійчук^1,, Н. М. Білявина², В. З. Туркевич¹, C. П. Старик¹, Я. М. Романенко¹¹Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля, НАН України, м. Київ, Україна
²Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, м. Київ, Україна
d_strat@ukr.net

До питання рідкофазної взаємодії між cBN та високоентропійними сплавами (стор. 95-97)

За умов високих тисків та температур розглянуто взаємодію між мікропорошком cBN та високоентропійними сплавом (ВЕС), зокрема 37Ni19Fe19Cr17Co4Ti4Al % (за об’ємом). Показано, що під час НРНТ спікання за температури Т_сп = 2250 °С і часу 60 с у системі 70cBN–30ВЕС % (за об’ємом) рідка фаза сплаву заповнює увесь міжзерений простір зі створенням металокерамічного композита. Методами рентгенофазового аналізу та енергодисперсійної рентгенівської спектроскопії в структурі композита не виявлено продуктів взаємодії вихідних компонентів або твердих розчині на їхній основі.

Ключові слова: високий тиск, cBN-кераміка, рентгенофазовий аналіз, енергодисперсійна рентгенівська спектроскопія, рідкофазне спікання, високоентропійний сплав.