Iз застосуванням методів рентгенівської емісійної, абсорбційної та фотоелектронної спектроскопії досліджено електронну будову мононітридів танталу із структурами типу CoSn, WC та NaCl. Для всіх сполук рентгенівські спектри емісії та абсорбції суміщені в єдиній енергетичній шкалі. В досліджених нітридах зафіксовано перенесення заряду в напрямку від атомів танталу до атомів азоту. Для всіх вищевказаних сполук характерною є наявність сильної гібридизації Ta5d- i N2р-електронних станів. В послідовності TaN (структурний тип CoSn) -> TaN (структурний тип WC) -> TaN (структурний тип NaCl) спостерігається значне звуження NK alpha-смуги.

Изложен алгоритм для вычисления средних остаточных термических микронапряжений в твердом сплаве WC-Co. В основу алгоритма положены уравнения термоупругости и процедура усреднения по объему. Сравнение теоретических и новейших экспериментальных результатов свидетельствуют об их хорошем соответствии.

Досліджено вплив електроіскрового легування сплавами на основі тугоплавких сполук WC, TiC, TiN, TiB₂ на фізико-механічні та експлуатаційні властивості бистроріжучої сталі Р6М5К5. Збільшення сили струму до 3 А та питомого часу легування до 1,2 - 1,8 Мс/м² спричинює збільшення товщини зміцненого шару, однак при цьому зменшується його мікротвердість. Подальше підвищення питомого часу легування не збільшує глибини легованого шару. За результатами стійкісних випробувань зміцненого ріжучого інструменту встановлено оптимальні режими електроіскрового легування. При I = 1,5 - 2 А, tau = 0,9 - 1,5 Мс/м² досягається найбільше підвищення періоду стійкості інструменту (у 1,3 - 1,4 рази) завдяки оптимальному співвідношенню твердості та товщини електроіскрових покриттів.

На основі результатів досліджень взаємодії компонентів твердих сплавів з воднем та метановодневим середовищем розроблено нові оригінальні високопродуктивні та екологічно чисті процеси без використання традиційної сажі, які дозволяють одержувати порошки карбіду вольфраму різної зернистості, тверді сплави з регульованим вмістом вуглецю та спеціальними властивостями, а також регенеровані тверді сплави WC - Co з властивостями не нижче властивостей стандартних сплавів.

Побудовано алгоритм для обчислення умовної границі пружності твердого сплаву WC - Co при розтягу з урахуванням залишкових термічних напружень у його фазах. В основу алгоритму покладено рівняння термопружності двофазних композитів. Порівняння отриманих теоретичних результатів з експериментальними даними різних авторів свідчить про їх добру узгодженість. Встановлено суттєвий вплив залишкових термічних напружень на границю пружності твердого сплаву при розтягу.

Изложены результаты исследований по влиянию легирующих элементов, введенных по технологии обработки металлическими расплавами (ОМР), на свойства спеченных твердых сплавов WC - Co, WC - Ni, (Ti, W)C - WC - Co, TiC - (Ni, Mo). В качестве легирующих элементов использовали Ti, Zr, Cr, Mo, Re, Ni, Si. Показано, что технология ОМР позволяет получать высокие физико-механические свойства спеченных сплавов, значения которых превосходят свойства твердых сплавов, полученных по традиционной технологии порошковой металлургии. Впервые установлены основные закономерности и особенности влияния легирующих элементов, введенных по технологии ОМР, на свойства спеченных твердых сплавов. Рассмотрено влияние легирующих элементов на структуру и субструктуру фаз и межфазных поверхностей.

Вивчено структуру та властивості покриття системи TiC_0,14N_0,86 - Ni(CrBSi)-сплав (70 %) на високоміцному чавуні. Покриття отримано методом високошвидкісного газополум'яного напилення на установці "Струя", яка використовує як паливо газоподібні кисень та водень, за умов тиску у камері згоряння 0,6 МПа. Покриття завтовшки близько 1 мм та пористістю менш ніж 2 % має характерну шарувату структуру. Зони, що чергуються, збагачено тугоплавкою фазою або металом. У порівнянні зі сплавом WC (8 % Co) покриття має більш низькі значення лінійного зносу (< 5 мкм/км) та коефіцієнта тертя (0,1), а також майже на порядок більшу стійкість до високотемпературної корозії.

Разработан новый экологически чистый (без использования сажи) способ приготовления твердого раствора (Ti, W)C в метановодородной среде при равновесной концентрации метана в водороде. Предложенный способ обеспечивает содержание углерода в (Ti, W)C с высокой точностью. Применение метановодородной среды дает возможность получения твердого раствора без использования сажи, что исключает попадание вредных примесей, содержащихся в саже, в твердый раствор, при этом улучшаются свойства твердых сплавов и исключается загрязнение окружающей среды. Рекомендован оптимальный вариант получения твердого раствора (Ti, W)C в метановодородной среде. В качестве компонентов шихты взяты TiO₂ (рутил), чистый Ti и WC. Твердый раствор содержит близкое к стехиометрическому количество углерода и имеет однородную структуру.

Методом импульсного плазменного напыления получены покрытия из твердого сплава WC - Co на стальных и алюминиевых подложках. Рентгенографически изучен их фазовый состав и рассчитаны субструктурные характеристики в зависимости от энергии импульса. Установлено, что параметры субструктуры импульсно-плазменных WC - Co-покрытий существенно зависят от величины энергии импульса и материала подложки.

Введення у тверді сплави TiCN - Ni - Mo та TiCN - Ni - Mo - WC танталу у вигляді карбіду підвищує їх міцність у процесі згину (що виявлено під час фрезерування сталі). Спікання вихідної суміші порошків супроводжується утворенням так званої К-фази, головним чином у вигляді "оболонки" на зернах TiCN. За даними мікрорентгеноспектрального аналізу ця фаза є складним карбонітридом. Висунуто припущення, що саме К-фаза спричинює підвищення міцності танталвміщуючих твердих сплавів на основі карбонітриду титану із нікель-молібденовою зв'язкою. Для технології виробництва рекомендовано використовувати як вихідний матеріал наперед виготовлений складний танталвміщуючий карбонітрид (замість TiCN).

Для покриттів, одержаних іонно-плазмовими методами розпилення мішеней з вольфраму і карбіду вольфраму, вивчені та узагальнені у вигляді фазової діаграми закономірностей формування стабільних та метастабільних карбідів. Показано, що при розпиленні у середовищі інертного газу мішені з alpha-WC при високих гомологічних температурах підкладки формуються покриття, які складаються з метастабільного карбіду alpha-WC. Стабільний стехіометричний карбід alpha-WC формується при T_sub > 0,17 T_mel і додання декількох відсотків атомів азоту до розпилюючої атмосфери. При відсутності атомів домішок формування alpha-WC відбувається при температурах T_sub > 0,23 T_mel і складах близьких до стехіометричного в умовах інтенсивного бомбардування атомами аргону, відбитими від мішені.

Представлены экспериментальные данные по кинетике миграции никеля, кобальта и его сплавов при спекании алмазных порошков методом пропитки в условиях высоких давлений и температур. Показано, что миграция жидкой фазы происходит по закону Дарси. В присутствии жидкости, смачивающей алмаз, время установления постоянного значения коэффициента проницаемости на два порядка меньше по сравнению со спеканием чистого порошка. Температурные зависимости коэффициента пропитки описываются уравнением Аррениуса. Приведено уравнение для коэффициента пропитки расплавов, полученное из уравнения Эйнштейна для вязкости бинарных растворов малой концентрации, которое хорошо описывает экспериментальные температурные зависимости для Co - WC и Co - Ti.

Исследовано влияние химического состава металлокерамики системы WC-Co на уровень эксплуатационных характеристик изготовленных из нее твердосплавных зубков буровых долот. Установлено, что циклическая контактная прочность зубков на воздухе при комнатной температуре, как и пороговый размах коэффициента интенсивности напряжений в материале зубков, возрастает с увеличением содержания кобальта. В результате исследований материалов на циклическую трещиностойкость, а также кавитационно-эрозионных и электрохимических испытаний в 3 %-м водном растворе NaCl выявлены оптимальные коррозионные и механические характеристики в композиции, содержащей 8 mass % кобальта. Отмечен существенный вклад анодного растворения Со-фазы, а также ее охрупчивания водородом в процесс коррозионно-механического повреждения твердых сплавов. Обнаружена удовлетворительная корреляция параметров циклической контактной прочности, порогового размаха коэффициента интенсивности напряжений и установившейся скорости кавитационно-эрозионного разрушения твердых сплавов WC-Co, что свидетельствует о возможности использования этих параметров как достоверных и взаимозаменяемых показателей эксплуатационной надежности твердосплавных изделий.

На прикладі карбіду вольфраму проаналізовано особливості формування фазового складу та субструктурних характеристик карбідів тугоплавких матеріалів, одержаних з іонно-плазмових потоків за триелектродної схеми розпилення. Для одержання зразків використано alpha - W₂C, alpha - WC та alpha - WC + C мішені. Встановлено, що в більшості покриттів присутня високотемпературна beta - WC фаза. Це призводить до утворення двофазних покриттів ( beta - WC + alpha - WC, beta - WC + alpha - W₂C ) або за низьких значень T_s до однофазного beta - WC покриття. Причиною утворення beta - WC з кубічною (ГЦК) граткою є високий рівень нерівноважності процесу формування іонно-плазмових покриттів. Використання тріодної схеми розпилення дозволяє одержувати стабільні alpha - WC покриття за відносно невисокої густини потоку і підвищення T_s до 450 °C. У цьому випадку під час осадження на поверхні ефективно протікають релаксаційні процеси, стимульовані високою енергією карбідоутворювальних атомів.

Рассмотрены вопросы термической обработки и наплавки способом светолучевого нагрева с целью повышения работоспособности деталей в условиях нагружения. Установлено, что использование светолучевого источника нагрева является альтернативой лазерному источнику. Показано, что светолучевая наплавка композиционного порошка системы Ni - Cr - B - Si - WC на сталь 45 способствует повышению микротвердости покрытия почти в два раза.

Досліджено зміни пористості та структури твердого сплаву, одержаного гарячим пресуванням та спіканням у діапазоні температур 950 - 1450 °С, а також вплив твердо- та рідкофазного відпалу на них. Показано, що в твердофазній області щільність гарячепресованих зразків вища, ніж спечених за тих же умов. Твердофазний відпал гарячепресованих і спечених зразків підвищує щільність, проте ефективність відпалу вища в першому випадку. Встановлено, що розміри порових каналів у гарячепресованих зразків у 2 - 3 рази менші, ніж у спечених, і не перевищують середнього розміру частинок карбіду вольфраму. Активне зростання частинок карбіду вольфраму, а також перерозподіл пластичної фази спостережено в твердій фазі. Інтенсивність зростання карбідних частинок значно збільшується (в 4 рази) за температур спікання, вищих, ніж за 1200 °С.

Побудовано алгоритм для обчислення умовної границі пружності твердого сплаву WC - Co при стиску з урахуванням залишкових термічних напружень в його фазах та пластичності кобальтової фази. В основу алгоритму покладено рівняння термопружності двофазних композитів. Порівняння отриманих теоретичних результатів з експериментальними даними різних авторів свідчить про їх добру узгодженість. Встановлено несуттєвий вплив залишкових термічних напружень на границю пружності твердого сплаву під час стиску.

Досліджено структуру та фізико-механічні властивості спечених твердих сплавів WC - Со, легованих рутенієм, ренієм і осмієм. Установлено, що ці легуючі елементи утворюють у зв'язці тверді розчини Со(Ru, W, C), Co(Re, W, C) i Co(Os, W, C), якi мають високі показники мікротвердості та модуля пружності. Рутеній, реній і осмій зменшують енергію дефекту упаковки кобальтової фази та сприяють перетворенню кубічної модифікації кобальту на гексагональну. Цей процес викликає дисперсійне зміцнення зв'язків. Легування твердих сплавів WC - Со дозволяє пiдвищити їх твердість, межу міцності за умов згину та стиску, а також межу плинності. Наведено приклади ефективного застосування твердих сплавів WC - Cо, легованих рутенієм, ренієм та осмієм, у разі обробки жаростійких сплавів і високолегованих сталей.

Досліджено кінетику масопереносу, механізм формування, триботехнічні характеристики, опір високотемпературному окисненню покриттів із твердого сплаву WС - 6 % Co та титанового сплаву ВТ6 у випадку їх електроіскрового легування електродним матеріалом на базі TiCN - AlN зі зв'язкою Fe - Cr. Показано, що схема фазового розподілу компонентів у покриттях на обох сплавах однакова. Електроіскрове легування сплавів WС - Co та ВТ6 знижує їх знос на 33 та 60 % відповідно. У цьому випадку робоча температура сплаву WC - Co з покриттям збільшується на 160 град у порівнянні з вихідною поверхнею.

Досліджено склад, структуру та властивості покриттів, отриманих методом високошвидкісного газополум'яного напилення композиційних порошків на основі TiCN з додатками SiC, AlN, SiC - AlN/Al2O3 та зв'язкою на основі сплаву Ni - Cr. Робочі поверхні покриттів вивчали металографічним, петрографічним, рентгенофазовим, мікрорентгеноспектральним методами, а також сканувальною електронною мікроскопією. Встановлено, що покриття товщиною <$Eapprox~200> мкм мають типову тонкодисперсну ламельну структуру з чергуванням шарів, збагачених титаном, та сплавом Ni - Cr. За трибологічними характеристиками розроблені покриття перевершують стандартний сплав WC + 8 % Co: за умов сухого тертя у разі навантаження 2 МПа та швидкості ковзання 5 - 15 м/с коефіцієнт тертя складав 0,17 - 0,11, знос 3,4 - 8,5 мкм/км. Високий опір окисненню матеріалу покриттів обумовлено наявністю в зовнішньому шарі окалини високотемпературних сполук Al2SiO5, (Cr, Al)2O3, Al2ТiO5, які перешкоджають дифузії кисню в основу. Збільшення маси матеріалу покриття на основі TiCN - SiC - AlN становило 1,42 мг/см<^>2 за 1450 <$E symbol Р>С.