За методами гартування від високого тиску, металографічного, рентгенівського та мікрорентгеноспектрального аналізів, а також in situ з використанням методу енергодисперсійної дифрактометрії експериментально вивчено фазові рівноваги за тиску 0 - 5,5 ГПа та синтез кубічного нітриду бору у системі Mg - B - N та Mg - B у разі тиску 4,5 ГПа. Система Mg - B характеризується наявністю трьох евтектичних і однієї перитектонічної рівноваги. Установлено мінімальну температуру кристалізації cBN з розчину у розплаві (1 600 К при 54,5 ГПа). Проведено порівняльний синтез cBN у системі Mg - B - N за промисловою технологією за умов застосування різних розчинників.

  Скачати повний текст

Досліджено процес отримання порошків сплаву системи Ni-Mn-C методом відцентрового розпилення, які використовуються для синтезу алмазів, визначено особливості формування їх структури та складу. Встановлено, що відцентрове розпилення дозволяє отримувати порошки з рівномірним розподілом компонентів сплаву у всьому об'ємі та сприяє формуванню однорідної високодисперсної структури, яка забезпечує високу пластичність порошків, а також супроводжується їх рафінуванням. Вивчено фізичні та технологічні властивості розпилених порошків, можливість їх деформаційної обробки прокаткою, з метою керування технологічними характеристиками та компактування. Проведено порівняльні випробування в процесі синтезу алмазів розпилених порошків сплаву Ni - Mn і сплаву, диспергованого шляхом токарної обробки зливка з подальшим подрібненням. Вивчено еволюцію морфології та фізико-механічні характеристики алмазів. Показано високу ефективність та алмазоутворювальну здатність розпилених порошків, що дозволяє підвищити ступінь перетворення графіту на алмаз на 20 - 25 %, вихід алмазів - на 10 - 12 % та їх механічну міцність - на 5 - 7 %. Розроблено технологічні принципи отримання порошків сплаву Ni - Mn відцентровим розпиленням, які забезпечують потрібний склад і структурний стан сплаву, а також рекомендації щодо їх реалізації у промисловості.

  Скачати повний текст

Розроблено групові методи вирощування профільованого сапфіру. Досліджено вплив умов вирощування та відпалу на структурну досконалість профільованого сапфіру. Установлено взаємозв'язок кількості та розподілу пор у кристалах з конструкцією капілярної системи формоутворювача. Відзначено, що кращі за якістю кристали одержано на формоутворювачах, що мають мінімальну кількість живлячих каналів. Уперше встановлено, що руйнування формоутворювачів з багатоканальним підживлення зони зростання відбувається за межами зіткнення потоків розплаву та має кавітаційний характер. Запропоновано коаксіальний спосіб вирощування групи профілів, розраховано теплові умови у системі коаксіальних сапфірових трубок та знайдено можливість поліпшення якості внутрішніх профілів залежно від кількості зовнішніх профілів. Наведено способи вирощування профільованих кристалів для одерання виробів з дном високої оптичної якості. Розроблено спосіб автоматичного затравлення, що базується на тепловому розширенні елементів технологічного оснащення, який виключає суб'єктивний чинник та випадкове пошкодження формоутворювачів. Запропоновано конструкції тигля та капілярної системи зі знімними формотвірними насадками, які значною мірою знижують витрати тугоплавких металів. Створено ефективний спосіб очищення молібденових і вольфрамових деталей технічного оснащення від корунду для відновлення їх працездатності.

  Скачати повний текст

Досліджено проблему підвищення експлуатаційних характеристик сталевих апаратів високого тиску (АВТ) за умов синтезу надтвердих матеріалів, що досягнуто в результаті проведеного дослідження й завдяки обгрунтованому вибору технології виготовлення та термічної обробки матриць (сталь Р6М5) і скріплюваних кілець (сталь 35ХГСА) АВТ на підставі встановленого зв'язку між їх структурними особливостями та механічними властивостями. Установлено залежності довговічності за малоциклової втоми сталевих матриць АВТ від значень механічних властивостей матеріалу, з якого вони виготовлені. Показано, що збільшення межі міцності у разі стискання матеріалу матриць найбільшою мірою сприяє підвищенню їх довговічності у порівнянні зі зміною інших механічних влативостей. Визначено, що значення коефіцієнта зміцнення та межі міцності у разі стискання сталі Р6М5, одержаної за методами лиття, перевищує значення аналогічних властивостей для сталі, одержаної за методом прокатки. Наведено результати ефективності використання сталевих АВТ за умов синтезу НТМ.

  Скачати повний текст

На підставі реологічного, фізико-хімічного, структурного підходів, а також кубічного нітриду бору (КНБ) з мінімальною пористістю, високою твердістю та тріщиностійкістю, значними розмірами розроблено композиційні матеріали.

  Скачати повний текст

Досліджено закономірності утворення та природу структурних дефектів у Ti:сапфірі, вирощеному у вуглецевому середовищі. Встановлено, що внаслідок нестехіометрії розплаву, обумовленої великим відновним хімічним потенціалом вуглецевого середовища вирощування, у Ti:сапфірі формуються субмікронні (70-300 нм) та ограновані мікронні (2-15 мкм) включення. З'ясовано, що причиною утворення субмікронних включень у Ti:сапфірі є перенасичення кристалічної гратки іонами алюмінію та дефектами Шотткі. Встановлено, що внаслідок їх коагуляції у кристалі формуються субмікронні включення, які містять алюміній і його субоксиди. Виявлено, що ограновані включення розміром 2-15 мкм є результатом захвату кристалом мікронних парогазових бульбашок з розплаву, які ограновуються у кристалічній гратці площинами її рівноважної форми. Розроблено спосіб термообробки Ti:сапфіру у середовищі з хімічним потенціалом -15-0 кДж/моль, який дозволяє повністю зруйнувати субмікронні включення й одержати лазерні елементи з FOM = 300 - 500. Визначено умови одержання методом Степанова Ti:сапфіру діаметром до 12 мм і завдовжки до 500 мм, який призначено для виготовлення лазерних елементів діаметром 3-6 мм з концентрацією титану до 0,05 мас.%. Встановлено можливість анігіляції центрів забарвлення на основі катіонних й аніонних вакансій в процесі відпалу у вуглецевому середовищі. На підставі даного ефекту розроблено спосіб одержання сапфірових вікон з гранично низьким оптичним поглинанням в УФ-області.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розроблено нові види полікристалічних надтвердих матеріалів з підвищеними фізико-механічними та екплуатаційними характеристиками на основі вюрцитного нітриду бора на підставі принципів управління формування їх властивостей. Вивчено закономірності фазових і структурних перетворень у вюрцитному нітриді бору за дії попереднього холодного деформування методом прокатування за наявності напружень зсуву чи у разі завантаження за умов, за яких мають місце зміни напружено-деформованого стану порошків, а також під час гарячого пресування за високих тисків у разі присутності домішок та без них.

  Скачати повний текст

Установлено залежність коефіцієнта тертя та працездатності пари тертя від заданого на стадії попередньої обробки рельєфу поверхні. Показано, що лінійний знос тертя сапфір/поліетилен з заглибленням знижується, у порівнянні з аналогічною парою без заглиблень, на 26 - 30 %, а коефіцієнт тертя зменшується на 19 - 25 %. Вивчено залежність кута змочування сапфіра водою та гліцерином від кристалографічної орієнтації. Показано, що кут змочування максимальний для площини (0001) води та гліцерину. Виявлено, що з пар тертя Co - Mo - Cr/поліетилен, кераміка/поліетилен, сапфір/поліетилен за сукупністю функціональних властивостей перевагу має пара сапфір/поліетилен.

  Скачати повний текст

Досліджено технологічний процес нерівноважного синтезу порошку метастабільного карбіду з надлишками вуглецю та композиційних порошків. З використанням сучасних методів фізико-структурного аналізу виявлено фізичну природу метастабільних станів синтезованих продуктів. Розроблено оптимальні технологічні режими одержання надтвердої кераміки спіканням під високим тиском порошків твердого розчину вуглецю в карбіді кремнію. На підставі методів активованого твердого розчину вуглецю в карбіді кремнію, за участю активованих домішок розглянуто технологічні принципи формування композиційної кераміки, визначено фізико-технологічні засади формування зносостійких покриттів.

  Скачати повний текст

Досліджено слабкі спотворення структури реальних кристалів алмазу з використанням дифракції електронів з метою встановлення впливу умов росту на зміну пружно-деформованого стану в алмазах, одержаних різними методами. Розроблено ефективні методики підвищення прецизійності й інформативності методу Кікучі під час дослідження впливу розподілених у алмазах залишкових напруг на розсіяння електронів в областях багатохвильової дифракції. Автоматизовано процес точного визначення координат полюсів на картинах Кікучі з точністю приблизно до 1-го пікселя та мінімізовано суб'єктивні чинники, залежність невідповідності між картинами Кікучі даного кристала від умов експерименту. Розкрито причини, які спричиняють зміни періодів гратки синтезованих кристалів у даному напрямі. Досліджено розподіл кутових розорієнтацій між окремими кристалітами синтезованих плівок алмазу. Визначено кількісні параметри - орієнтаційні, розорієнтаційні, а також розмірні характеристики зерен.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

На базі 3D моделювання у комплексі процесів спікання алмазних кругів, шліфування та точіння з'ясовано принцип і запропоновано алгоритм науково обгрунтованого вибору алмазно-абразивного інструмента, які забезпечують збереження вихідних характеристик алмазних зерен під час його виготовлення, підвищення ефективності шліфування надтвердих матеріалів (НТМ) та зниження відмов різців з НТМ. Уперше завдяки 3D моделюванню напружено-деформованого стану алмазоносного шару, що виникає у процесі спікання його компонентів, визначено раціональні поєднання марок, зернистостей і концентрацій алмазних зерен з марками металевої зв'язки, які забезпечують цілісність зерен в інструменті. На підставі результатів 3D моделювання нестаціонарного температурного поля установлено залежності температур у макро- та мікрооб'ємах оброблюваних НТМ від характеристик кругів й режимів шліфування. Базуючись на виборі певного поєднання міцнісних і теплофізичних властивостей металевої зв'язки та алмазних зерен круга з властивостями оброблюваного НТМ, під час шліфування здійснюється використання алмазоносного шару зі зниженою концентрацією зерен, який за рахунок їх мінімальної робочої висоти забезпечує фактичну площу контакту інструмента з НТМ, необхідну для продуктивної та малодефектної обробки останнього. З використанням запропонованого алгоритму визначено раціональні характеристики алмазного круга для обробки досліджуваних марок НТМ, завдяки яким зберігаються вихідні характеристики зерен на етапі виготовлення інструмента, забезпечується їх мінімальна питома витрата і зниження браку НТМ за умов продуктивного шліфування. Шляхом взаємозв'язаного 3D моделювання напружено-деформованого стану лезового інструмента з НТМ під час точіння та заточування встановлено характеристики алмазного круга і режими шліфування, що запобігають руйнуванню його різальної частини різця за конкретних умов експлуатації.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Проведено моделювання термомеханічного стану реакційного об'єму АВТ під час кристалізації алмазів і вперше встановлено закономірності зміни тиску у реакційному об'ємі АВТ на різних масштабних рівнях. Здійснено порівняльний числовий аналіз ефективності роботи різних типів АВТ для синтезу алмазів та визначено умови максимально можливого виходу певних марок алмазів у них. Достовірність розрахунків об'ємів і конфігурацій областей кристалізації алмазів підтверджено зіставленням результатів розрахункових і експериментальних досліджень процесу їх синтезу.

  Скачати повний текст

Розроблено спосіб одержання монокристалів алмазу різного дефектно-домішкового складу у розчин-розплавних системах Fe - Co - Ti(Zr) - C і спосіб вирощування структурно-досконалих монокристалів алмазу типу IIа. Уперше на pT-діаграмі вуглецю визначено області, в яких залежно від температури відбувається ріст монокристалів алмазу різного ступеня структурної досконалості - скелетний ріст, структурно-досконалі монокристали та кристали з підвищеною кількістю включень розчинника.

  Скачати повний текст

Досліджено теплові процеси у нових конструкційних та інструметальних матеріалах за допомогою математичного моделювання (розв'язання прямої задачі теплопровідності) та ідентифікації їх теплофізичних властивостей (оберненої задачі). Розв'язання прямої задачі базується на перетворенні математичної моделі підстановкою Кірхгофа та її скінченнорізницевій апроксимації. У процесі розв'язання оберненої задачі використовується метод автоматичного підбору. Суттю його стратегії є пошук мінімуму різниці між температурами, одержаними завдяки експерименту та моделюванню. Шукані теплофізичні характеристики задаються поліномами Чебишева, порядок і коефіцієнти яких є результатами пошуку. Ідентифіковано температурні залежності теплопровідності та теплоємності керамічних композитів, металевого скла та надтвердих матеріалів. За результатами математичних експериментів оцінено вплив теплових процесів на ефективність охолодження електронних плат і визначити раціональні режими заточення токарського інструменту.

  Скачати повний текст

За результатами проведеного дослідження встановлено, що процес вироблення нормального електрокорунду є динамічним і питання його керування можуть бути вирішені з використанням методів динамічної оптимізації. Запропоновано метод термінального управління процесом з використанням зони термінальної множини, який дозволяє значною мірою зменшити питомі витрати електроенергії та стабілізувати якість виробленої продукції. Проаналізовано можливості підвищення рівня керованості рудовідновлювальної печі шляхом зміни діаметра розпаду електродів. За результатами обчислювальних досліджень ефективності його використання підтверджено можливість значного скорочення тривалості плавки і, як наслідок, зменшення енергетичних витрат на тону виробленої продукції. Розроблено автоматичну систему термінального керування процесом вироблення нормального електрокорунду, впровадження якої дозволило зменшити питомі витрати електроенергії на 7,6 %.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст