В рамках теории функционала электронной плотности проведено моделирование процесса роста нанокластеров и нанослоев на поверхности карбида вольфрама (WC). Для поверхностных структур определены равновесная геометрия, полная энергия и энергия связи. Проведен расчет электронной структуры объемного WC, поверхности WC, моно- и полислоев TiC/TiN и Co на гранях (100) и (111) кубического WC и (0001) гексагонального WC.

Процес випалення порошку прекурсора WC - Co з різним вмістом Co, одержаного за методом розчину, досліджено з використанням термічного аналізу. Характеризацію прекурсорів після випалення виконано за допомогою методів сканувальної електронної мікроскопії, рентгеноструктурного аналізу і рентгенівської фотоелектронної спектроскопії. Запропоновано механізм випалення порошку прекурсора, який підтверджено експериментальними даними. Вуглець містився у зразку C (WC - 3 % (мас.) Co) як результат піролізу розчинного крохмалю, а присутність вуглецю у зразку A (WC - 12 % (мас.) Co) зумовлена не лише піролізом розчинного крохмалю, але і піролізом метилу в ацетаті кобальту. Після випалення суміш складалась з WO₃, CoO - C. Крім того, швидким відновленням і карбонізацією одержано ультрадисперсний порошковий композит WC - Co. Цей порошок характеризується порожнистою зернистою структурою, що включає агломерати окремих сферичних частинок із середнім розміром 177 нм.

Coolant supplied by high pressure into the cutting zone has shown the lower thermal loads on the tool when machining difficult-to-cut materials as the Alloy 718. In this study, we investigate how the combination of high-pressure cooling and tool-surface modifications can lead to further improvements regarding tool life. The general approach is to enhance the coolant-tool interaction by increasing the contact area. Therefore, we machined cooling features into flank and rake faces of commercially available cemented tungsten carbide inserts. In this way, the surface area was increased by ~ 12 %. After the cutting tests, the tools were analyzed by scanning electron microscopy combined with energy-dispersive X-ray spectroscopy. Compared with conventional tools, the tool modifications reduced the flank wear by 45 % for the investigated cutting parameters. Furthermore, we were able to significantly increase the cutting speed and feed rate without failure of the tool. The investigated surface modifications have great potential to enhance the productivity of metal cutting processes.

With density functional theory, structural, electronic and mechanical properties of tantalum monocarbide (TaC) and tantalum mononitride (TaN) of the tungsten carbide (WC), nickel arsenide (NiAs), rock salt (NaCl), cesium chloride (CsCl), and zinc blende structure were investigated, respectively. Our results indicate that TaN of the WC-type structure (TaN - WC), which has a large bulk modulus, Young's modulus, and a small Poisson's ratio, is the most stable one among the considered compounds. The theoretical hardness of TaN - WC is 37,1 GPa, which indicates that TaN - WC is a potential candidate structure to be one of the ultraincompressible and hard materials.

Diamond films were deposited on WC - 3 % Co and WC - 6 % Co substrates via Hot Filament Chemical Vapor Deposition (HFCVD. Prior to the deposition, two-step surface pretreatment was carried out. The surface morphology, the texture and the adhesion of the diamond films were investigated by the use of Scanning Electron Microscope (SEM), Energy Diffraction Scanner (EDS) X-ray Diffractometer and Rockwell Hardness Tester, The results have shown that prolongation of the etching time using Murakami reagent reduces the surface cobalt more effectively. The roughness of the as-etched surface of the substrate is also increased accordingly, which results in a good adhesion between diamond film and the substrate. Under the same pretreatment conditions, the quality of the diamond coating on WC - 6 % Co samples is much better than that on WC - 3 % Co. The adhesion between diamond films and the cemented carbides can be greatly enhanced by reducing the content of cobalt on the surface of WC substrate.

When a three-dimensional electron gas is subjected to a very strong magnetic field, it can reach a quasi-one-dimensional state in which all electrons occupy the lowest Landau level. This state is referred to as the extreme quantum limit (EQL) and has been studied in the physics of pulsars and bulk semiconductors. Here we present a theory of the EQL phase in electron accumulation layers created by an external electric field E at the surface of a semiconductor with a large Bohr radius such as InSb, PbTe, SrTiO3 (STO), and particularly in the LaAlO3/SrTiO3 (LAO/STO) heterostructure. The phase diagram of the electron gas in the plane of the magnetic field strength and the electron surface concentration is found for different orientations of the magnetic field. We find that in addition to the quasi-classical metallic phase (M), there is a metallic EQL phase, as well as an insulating Wigner crystal state (WC). Within the EQL phase, the Thomas?Fermi approximation is used to find the electron density and the electrostatic potential profiles of the accumulation layer. Additionally, the quantum capacitance for each phase is calculated as a tool for experimental study of these phase diagrams.

Досліджено вплив прикладеної міжелектродної і анодної напруг до абразивного інструмента, його тиску і розміру абразивних частинок та швидкості обробки на шорсткість і топографію поверхні після механічного і електрохімічного шліфування спеченого сплаву WC - Co. Визначено оптимальні значення параметрів обробки.

Нікелеві сплави широко застосовуються для підвищення зносостійкості різних промислових об'єктів, що працють за нормальних та жорстких умов. Добавки рідкісноземельних елементів до цих сплавів ще більше поліпшують механічні і трибологічні властивості покриттів. В даній роботі порошок MEC 86 (NiCrBSi/(WC - Co) = 65/35), який застосовують у промисловості, модифікували добавками La2O3 в оптимальній кількості 0,4 % (мас.). Покриття наносили за допомогою методу високошвидкісного газополум'яного напилення. Добавки рідкісноземельних елементів сприяють формуванню більш дрібної мікроструктури і підвищують мікротвердість покриття (приблизно на 22 %). Зносостійкість у разі тертя ковзанням покриття з добавкою La2O3 вища, ніж у покриття без добавки, в середньому на 14 %. Крім того, добавка La2O3 у покритті знижує його коефіцієнт тертя приблизно на 18 % у порівнянні з покриттям без добавки рідкісноземельного елемента.

In present study nanocrystalline tungsten carbide (nc-WC) thin films were deposited by HW-CVD using heated W filament and CF4 gas. Influence of CF4 flow rate on structural, optical and electrical properties has been investigated. Formation of WC thin films was confirmed by low angle XRD. Raman spectroscopy and x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis. Low angle XRD analysis revealed that WC crystallites have preferred orientation in (101) direction and with increase in CF4 flow rate the volume fraction of WC crystallites and its average gram size increases. Formation of nano-sized WC was also confirmed by transmission electron microscopy (TEM) analysis. UV-Visible spectroscopy analysis revealed increase in optical transmission with increase in CF4 flow rate. The WC film deposited for 40 seem of CF4 flow rate show high transparency (~ 80 - 85 %) ranging from visible to infrared wavelengths region. The band gap shows increasing trend with increase in CF4 flow rate (3,48 - 4,18 eV). The electrical conductivity measured using Hall Effect was found in the range ~ 103 - 141 S/cm over the entire range of CF4 flow rate studied. The obtained results suggest that these wide band gap and conducting nc-WC films can be used as low cost counter electrodes in DSSCs and co-catalyst in electrochemical water splitting for hydrogen production.

Вперше досліджено на квантово-механічному рівні теорії MP2/aug-cc-pVDZ//B3LYP/6-311++G(d,p) структурно-енергетичні та динамічні особливості набуття неправильними парами основ ДНК <$E roman {A sup *~cdot~A(WC)}>, <$E roman {G~cdot~A(Wc}>), <$E roman {A sup *~cdot~G sup * (WC)}> і <$E roman {G sup *~cdot~G(WC)}> - активними гравцями на полі спонтанного точкового мутагенезу - ензиматично-компетентної конформації. Вперше показано, що характерний час цих недисоціативних переходів <$E roman {A sup *~cdot~A(WC)~symbol Л~A sup *~cdot~A sub syn (TF)}>, <$E roman {G~cdot~A(WC)~symbol Л~G~cdot~A sub syn}>, <$E roman {A sup *~cdot~G sup * (WC)~symbol Л~A sup *~cdot~G sub syn sup *}> та <$E roman {G~cdot~G sup * (WC)~symbol Л~G~cdot~G sub syn sup *}> є значно меншим за період часу, який витрачає високоточна ДНК-полімераза на інкорпорацію одного нуклеотиду у подвійну спіраль ДНК, що синтезується.

We develop the hypothesis about the coherent quantum origin of the decameter radiation of the system Jupiter - Io that may explain its very high brightness temperature. The typical magnitude of a magnetic field in the system produces the necessary value of the cyclotron frequency wc that is close to the experimentally observed one and corresponds to the quantum transitions between Landau levels. A possible source of this radiation is the transitions in the spectrum of highly excited hydrogen atoms (Rydberg atoms) that has a narrow band of almost equidistant levels (Landau quasi-levels) in a constant magnetic field. This part of the spectrum is calculated by a new nonperturbative method. We discuss also an additional formation mechanism of Rydberg atoms in a dusty plasma.

Досліджено вплив добавок WC з зернами різних мікронних розмірів на мікроструктуру і твердість надтвердого WC - Co-сплаву при підвищеній температурі за допомогою скануючого електронного мікроскопу і проведено випробування його механічних властивостей. Твердість за Віккерсом і поперечну міцність на розрив твердих металів вимірювали у діапазоні від кімнатної температури до 800 <$E symbol Р>C. Результати показали, що добавка WC-частинок мікронних розмірів може призвести до збільшення тріщиностійкості і уповільнити зменшення твердості при підвищеній температурі.

За допомогою методів рентгенівського фазового аналізу та наноіндентування досліджено структуру та механічні властивості нанокомпозитних тонких плівок на основі TiAlSiN. Матеріали одержано за допомогою методу катодного осадження на підкладку WC - Co. З метою визначення механізму росту тонких плівок проведено електронно-мікроскопічні дослідження. Максимальна твердість плівок спостерігається для зразків, хімічний склад яких знаходиться поблизу області евтектики Al - Si. Цьому складу відповідає також і мінімальний розмір кристалітів (30 нм).

Проведены исследования влияния температуры осаждения ионно-плазменных покрытий (магнетронная схема) квазибинарной системы TiC - WC разного состава. Показано существенное расширение возможных структурных и субструктурных состояний при неравновесных условиях получения материала из ионно-плазменных потоков. Состав изменяется от однофазного (Ti, W)C к двухфазному (Ti, W)C и <$Ealpha>-W2C. Структура - от нетекстурированной к текстуре с осями [111], [100] или [110]. Тип текстуры зависит от температуры осаждения и состава. При однофазном состоянии на субструктурном уровне повышение температуры подложки приводит к увеличению размеров кристаллитов и уменьшению микродеформации. Образование второй фазы приводит к обратным эффектам - повышению дисперсности покрытия и увеличению микродеформации.

У процесі паяння твердого сплаву із застосуванням присадочного сплаву на основі Cu - Mn найчастіше відбувається ерозія, що й стало підставою для систематичного дослідження ерозії зв'язки та утворення міжфазної поверхні. За нагрівання кобальтова зв'язка твердого сплаву розчиняється в розплавленій присадці, і продукт ерозії переходить в рідкий стан. Тверді частинки WC поступово занурюються в розплавлену присадку, і ерозійний шар стає крихким. Зі збільшенням температури паяння міцність на розтяг збільшується до максимального значення 589 MPa за <$E970~symbol Р roman C> з витримкою 300 с, а потім знижується до 431 MPa за <$E1010~symbol Р roman C>. Мікроскопічне дослідження структури зламу показало, що продукт ерозії має низьку здатність до змочування щодо частинок WC. У пвзі довготривалого нагрівання за <$E970~symbol Р roman C> локально утворюється шар з градієнтною структурою внаслідок поступового занурення незв'язаних частинок WC в рідкий присадний матеріал, що сприяє зняттю теплового навантаження і одержанню високоміцного з'єднання.

Синтезовано ультрадисперсні композиційні порошки WC - Co із застосуванням методу розпилювального сушіння - термохімічної конверсії прекурсора. Досліджено вплив джерела вуглецю (органічний вуглець або сажа) та середовища (H2 або N2) на фазовий склад, розподіл частинок за розмірами, морфологію композитних порошків та вміст вуглецю в них (загальний і вміст вільного вуглецю). Для дослідження використано методи рентгенівського аналізу, сканівної електронної мікроскопії, аналізатор розміру часток, а також інфрачервоний аналізатор вуглецю та сірки. Результати показали, що використання органічного вуглецю або сажі, а також середовищ H2 і N2 має свої і переваги, і недоліки. Отже, джерело вуглецю і середовище можуть бути підібрані відповідно до призначення композитних порошків: виготовлення твердих сплавів або термічне напилення.

Presents the results of research of phase composition of samples sintered from tungsten-containing composite micro- and nano-powders obtained by mixing a powder VK8 (70 %) and PRS powder (30 %) obtained in kerosene lighting. It is established that the main phase of the sintered sample are the WC and Fe3С.

Досліджено механізм статичної втоми і вплив товщини зразка на термін служби при статичній втомі для чотирьох твердих сплавів WC - Co з різним вмістом зв'язки і розміром зерен. Випробування на статичну втому при навантаженні за схемою триточкового вигину було проведено на зразках різних розмірів. Поверхні зламів зруйнованих зразків було вивчено с допомогою скануючої електронної мікроскопії з метою дослідження мікромеханізму статичної втоми. Експериментальні результати показують, що мікротріщини виникають в присутності дефектів або неоднорідностей, а з єднання мікротріщин створює основну тріщину. Основна тріщина швидко поширюється і в результаті зразки руйнуються. Збільшення періоду стійкості зразків, випробуваних на статичну втома, зі збільшенням товщини зразків викликано зменшенням розміру пластичної зони поблизу вершини тріщини і істотною зміною енергії при зростанні тріщини. Вплив товщини зразка на термін служби при статичної втоми значно більше для твердих сплавів з WC-зернами більшого розміру або при більш високому вмісті кобальту, що пов'язано з діючими механізмами в'язкого руйнування.

Досліджено вплив температури відпалу на елементний і фазовий склад, період гратки, напружений стан і субструктурні характеристики плівок карбіду вольфраму, одержаних з високою швидкістю осадження (1,8 нм/с) під час магнетронного розпилення <$E alpha - roman WC> мішені. Встановлено, що у вузькому температурному інтервалі 755 - 760 <$E symbol Р>C здійснюється перехід термодинамічно нерівноважної фази <$E beta - roman WC>, що формується під час конденсації, у рівноважну <$E alpha - roman {W sub 2 C}>. Запропоновано механізм <$E beta - roman WC~symbol О~alpha - {roman W sub 2 C}> дифузійно стимульованого фазового переходу, здійснюваного через утворення у гратках <$E beta - roman WC> фази деформаційних дефектів пакування.

Синтез нанодисперсних порошків WC - MgO здійснено шляхом високоенергетичного помелу суміші <$E roman WO sub 3>, C і Mg з атомним відношенням елементів 1:1:3 в кульовому млині в середовищі аргону за кімнатної температури. Плазмово-активованим спіканням за температури 1473 К і тиску в межах 5 - 7,5 кН протягом 1,05 кс із порошків одержано композити. Для дослідження мікроструктури порошків та ущільнених зразків застосовано рентгенофазовий аналіз, сканувальну електронну мікроскопію і просвітлювальну електронну мікроскопію. Встановлено, що при високоенергетичному помелі між компонентами порошкової суміші протікають самопоширювальні реакції відновлення, котрі призводять до утворення нанодисперсних кристалічних частинок WC - MgO із середнім розміром 35 нм після помелу протягом 5 год. Композити WC - MgO мають більш високу твердість і тріщиностійкість у порівнянні з промисловими твердими сплавами WC - Co.