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. Наукові дослідження 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. інституті, Інституті надтвердих матеріалів, Інституті 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.

Рекомендована література

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

Завантажити статтю