Абразивні матеріали - Енциклопедія Сучасної України
Beta-версія
Абразивні матеріали

АБРАЗИ́ВНІ МАТЕРІА́ЛИ (від лат. abrasio – зіскоблювання, зіскрібання) – клас матеріалів, що відрізняються найвищими показниками твердості та унікальним комплексом фізико-механічних характеристик (міцністю, пружністю, зносостійкістю, теплопровідністю, корозієстійкістю, радіаційною стійкістю). Клас надтвердих матеріалів (НТМ) визначений завдяки працям укр. науковців (М. Новикова, П. Кислого, О. Шульженка, В. Бондаренка, В. Соложенка). Розрізняють А. м. природні – алмаз, кремінь, корунд, кварц, гранат, пемза та ін.; штучні – електрокорунд, синтетич. алмаз, карбід кремнію, боразон, ельбор, кубоніт тощо. Найбільша твердість у природі властива алмазові. У прийнятій віднос. шкалі твердості за Моосом (1811) твердість алмазу має найвищий бал 10. На другому місці – корунд (Аl2О3) – 9 балів. Однак фіз.-мех. випробування на мікротвердомірі довели, що твердість корунду в 5 разів менша. Виходячи з цього, було визначено, що до класу НТМ належать моно- і полікристал. матеріали, мікротвердість яких вища за мікротвердість корунду. Наук. дослідж. укр. вчених довели, що комплекс фіз.-мех. властивостей НТМ зумовлюють такі чинники: спрямований ковалент. зв’язок атомів у кристал. ґратці, локалізація валент. електронів та утворення енергетично найстійкіших електрон. конфігурацій на субатом. рівні. Другим за твердістю після алмазу НТМ є кубіч. нітрид бору, одержаний за технологією алмаз. синтезу з гексагональної графітоподіб. модифікації шляхом її перетворення в кубічну алмазоподібну модифікацію із симетрич. побудовою атом. зв’язків у кристалі. Твердість речовин може бути аналітично встановлена з визначення енергії міжатом. зв’язків, рівня ковалентності, міжатом. відстані та характеристик опору деформуванню та руйнуванню. Серед неметалевих тугоплав. сполук виявлено 10 надтвердих речовин, серед металоподіб. тугоплавких речовин – значно більше: 57 боридів, 15 карбідів та 2 нітриди. Іншою основою класифікації НТМ слід вважати технологію їх одержання за екстремально високих тисків і температур. Остан. часом досягнуто значних успіхів у отриманні алмазу за низького тиску шляхом осаджування із газ. фази (метод CVD). Таким методом одержують зразки полікристал. та аморф. алмаз. плівок товщиною до 1 мм і площею в декілька см2. В Україні високоякісні CVD алмаз. плівки виготовляють у Харків. фіз.-тех. ін-ті, Ін-ті надтвердих матеріалів, Ін-ті монокристалів (усі – НАНУ). Методом CVD, крім алмаз. плівок, одержано й ін. нетрадиц. надтверді і тверді матеріали. Це алмазоподібні вуглецеві (а-С) і гідровуглецеві (а-С:Н) плівки. Твердість аморф. алмазоподібного вуглецю наближається до твердості алмазу, а відсутність кристал. ґратки (далекого порядку) робить його тріщиностійкість набагато вищою від алмазу. З часток А. м. виготовляють абразив. порошки, що їх використовують у вільному стані (пасти і суспензії), та різальні частини абразив. інструментів, що відрізняються від ін. різал. інструментів здатністю до самозагострювання. Абразивні інструменти бувають жорсткі (напр., шліфувал. круги, бруски) та м’які (напр., шліфувал. шкірки); їх використовують для мех. обробки металів і сплавів, скла, кераміки, гірських порід тощо.

Літ.: Безруков Г. Н. и др. Синтетический алмаз. Москва, 1976; Сверхтвердые материалы. К., 1980; Верещагин Л. Ф. Синтетические алмазы и гидроэкструзия. Москва, 1982; Гаршин А. П. и др. Абразивные материалы. Ленинград, 1983; Захаренко И. П. Сверхтвердые абразивные материалы в инструментальном производстве. К., 1985; Синтетические сверхтвердые материалы. Т. 1–3. К., 1986; Голубев А. С. и др. Нитрид бора: Структура, свойства, получение. К., 1987; Шило А. Е. Стеклопокрытия для порошков сверхтвердых материалов. К., 1988; Добровольский А. Г., Кошеленко И. И. Абразивная износостойкость материалов: Справоч. пособ. К., 1989; Поляков В. П. и др. Алмазы и сверхтвердые материалы: Учеб. пособ. Москва, 1990; Верещагин В. А., Журавлев В. В. Композиционные алмазосодержащие материалы и покрытия. Минск, 1991; Графитизация и алмазообразование. Москва, 1991; Шило А. Е. Абразивосодержащие композиты из сверхтвердых материалов: Сб. науч. тр. К., 1992; Новиков Н. В. и др. Сопротивление разрушению сверхтвердых композиционных материалов. К., 1993; Создание, свойства и применение сверхтвердых и композиционных материалов и покрытий: Сб. науч. тр. К., 1993; Синтез, спекание и свойства кубического нитрида бора. К., 1993; Полиморфные модификации углерода и нитрида бора: Справоч. Москва, 1994; N. Novikov, S. Dub. Hardness and fracture toughness of CVD diamonds film // Diamond and Related Materials. 1995. Vol. 5, № 10; Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов: Сб. науч. тр. К., 2000.

М. В. Новиков

Стаття оновлена: 2001