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

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

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 синтез алмазу в системах Zn-C і Zn-Mg-C. Вперше побудовано діаграму плавкості системи Zn-C і вивчено фазові рівноваги в системі Zn-Mg-C за тиском 7,7 ГПа. Досліджено залежність кута змочування в системі цинк-графіт від температури за тиском 7,7 ГПа (тривалість нагріву 30 с.). У системі Zn-C і в сплавах Zn-Mg-C (багатих цинком) кристалізуються алмази, в основному, октаедричного габітусу, у сплавах Zn-Mg-C (багатих магнієм) - кубічного. Встановлено вплив концентрації цинку в ростовій системі Zn-Mg-C на електроопір кристалів: із зростанням вмісту цинку в системі їх електроопір збільшується. Досліджено закономірності синтезу алмазу з ростових систем Zn-C і Zn-Mg-C та розроблено рекомендації з управління ступенем перетворення графіту в алмаз, електропровідністю та габітусом кристалів.

  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

Досліджено механізми та закономірності формування профілів інтенсивності у дво- та багатохвильових областях дифракції широкорозбіжного пучка Х-променів кристалами алмазу, що містять нерівномірно розподілені за товщиною деформаційні поля, на підставі аналізу двохвильових ліній Х-променів та електронів розроблено метод визначення компонент тензора деформацій для оцінювання напруженого стану реальних кристалів кубічної сингонії, одержано значення статичних коефіцієнтів пружності кристалів алмазу, синтезованих у різних системах, а також їх значення для пірамід росту простих форм одного і того кристала. Із використанням методу Кікучі досліджено структурні й орієнтаційні характеристики зразків полікристалічних алмазних плівок, одержаних у НВЧ-плазмі за різних технологічних умов. Встановлено орієнтації за кристалографічними напрямками кристалітів, а також визначено центри локалізації максимальних напруг.

  Скачати повний текст

Розв'язано науково-технічну задачу вирощування монокристалів алмазу за методом температурного градієнту без використання алмазних затравок шляхом ініціювання гетерогенного зародкоутворення. Встановлено, що критичне пересичення сплаву-розчинника вуглецем, яке необхідне для ініціювання зародкоутворення алмазу, можна створити за рахунок застосування розчинників вуглецю, що не утворюють карбіди, наприклад нікелю. Встановлено ефект впливу структури графіту на процес зародкоутворення алмазу та його росту з використанням температурного методу. Розроблено рекомендації для вирощування монокристалів алмазу заданого розміру та форми.

  Скачати повний текст

Розроблено методику визначення довговічності утримання алмазного зерна в металевих зв'язках під час циклічного навантаження. Встановлено кореляцію параметрів довговічності утримання алмазних зерен у зв'язці з фізико-механічними властивостями металевих зв'язок і доведено, що для регулювання довговічності алмазоутримання необхідно змінювати питому ударну в'язкість зв'язки.

  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 проблему вирощування великих структурно-досконалих монокристалів алмазу в області термодинамічної стабільності на одиничній затравці за методом температурного градієнта в апараті високого тиску типу "тороїд" за умов зміни температурного режиму кристалізації. Вивчено закономірності росту монокристалів алмазу в області термодинамічної стабільності за методом температурного градієнта на одиничній затравці за умов зміни температурного режиму кристалізації.

  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

Встановлено закономірності та особливості механізмів формування мікроструктури в монофазних матеріалах і композитах на основі речовин системи B - C - Si у процесі спікання за умов високих тисків і температур. Показано, що спікання монофазних матеріалів за умов високих тисків супроводжується значною пластичною деформацією та первинною рекристалізацією зі зменшенням розміру зерен.

  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

  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

Розроблено наукові та технологічні засади формування різального рельєфу абразивних і алмазних шліфувальних кругів. Виявлено позитивний ефект впливу мікро- та макроруйнування абразивних зерен на параметри відносної опорної поверхні абразивного круга та, відповідно, на якість обробки чистового й продуктивність чорнового шліфування. Обгрунтовано доцільність керування рельєфом робочої поверхні на етапі проектування та виготовлення алмазних інструментів для попереднього профілювання абразивних кругів і шліфування полімерних матеріалів, що сприяє стабілізації параметрів їх опорної поверхні, підвищенню продуктивності обробки та надійності роботи інструмента. Здійснено практичну реалізацію розроблених технічних рішень і рекомендацій і встановлено підвищення ефективності процесу шліфування під час обробки матеріалів з різними фізико-механічними властивостями.

  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

  Скачати повний текст