Вісник НАН України. 2017. № 1. С.13-18

ІЗ ЗАЛИ ЗАСІДАНЬ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ
8 листопада 2017 року

Синтез і спікання надтвердих матеріалів: термодинаміка та кінетика (доповідач — член-кореспондент НАН України В.З. Туркевич)

Модифіковані нанооксиди і композити на їх основі різного функціонального призначення (доповідач — доктор хімічних наук В.М. Гунько)

Про нагородження відзнаками НАН України та Почесними грамотами НАН України і Центрального комітету профспілки працівників НАН України (доповідач — академік НАН України В.Л. Богданов)

Кадрові та поточні питання

На засіданні Президії НАН України 8 листопада 2017 р. члени Президії HAH України та запрошені заслухали і обговорили наукову доповідь директора Інституту надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України члена-кореспондента НАН України Володимира Зіновійовича Туркевича на тему «Синтез і спікання надтвердих матеріалів: термодинаміка та кінетика».

У доповіді наведено результати досліджень з вивчення термодинаміки та кінетики синтезу і спікання надтвердих матеріалів та з удосконалення технологій їх отримання, проведених в Інституті надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України.

Зокрема, виконано фундаментальні і прикладні дослідження щодо побудови діаграм стану багатокомпонентних систем за високих тисків, кінетики кристалізації надтвердих фаз у вивчених системах, розроблення технології спікання за високих тисків і температур низки матеріалів на основі алмазу та кубічного нітриду бору (cBN), які мають мікро- і наноструктурну складову, надвисокі значення тепло- та електропровідності, високу термостабільність та хімічну інертність.

Досліджено термодинамічні властивості і фазові рівноваги, проведено термодинамічний аналіз і побудовано за високого тиску низку діаграм стану дво- і трикомпонентних систем, що містять вуглець або нітрид бору. Вивчено кінетику і механізм спонтанної кристалізації cBN і алмазу методом дифракції синхротронного випромінювання, встановлено закономірності утворення цих надтвердих фаз. Розроблено наукову концепцію кристалізації алмазу та cBN з флюїдних фаз. Встановлено умови утворення надтвердих субоксиду і субнітриду бору під високим тиском, визначено їх властивості, доведено можливість одержання вивчених стехіометричних сполук за тисків не вищих за 1 ГПа, побудовано діаграму стану системи B–N–O за тиску 5 Гпа, а також досліджено умови утворення дибориду магнію за присутності кисню і побудовано діаграму стану системи Mg–B–O за тиску 2 Гпа. На основі діаграм стану співвідношення «температура–тиск–концентрація» встановлено кристалізацію алмазу, cBN та дибориду магнію в низці багатокомпонентних систем. Одержані кінетичні закономірності кристалізації використано для оптимізації технології створення цих матеріалів.

Розроблено концепцію отримання нових функціональних надтвердих матеріалів на основі cBN та зроблено значний внесок у відпрацювання технологій їх одержання з використанням високих тисків і температур. Встановлено, що структура і властивості матеріалів групи кіборит формуються при реакційному спіканні порошків cBN з алюмінієм і тугоплавкими сполуками, а гетеромодульні композити — при спільному спіканні порошків cBN з низькомодульними добавками нітридів, карбідів і боридів.

Досліджено кристалізацію алмазу з розчинів у розплавах для низки систем за високих тисків. Вивчено процеси рідко- і твердофазного спікання та отримано полікристалічні матеріали з підвищеною термостабільністю на основі алмазу в системах з карбонатами, подвійними карбідами, боридами алюмінію.

Упродовж останніх років результати робіт було впроваджено за контрактами з ДП «Антонов» (алмазно-абразивні спеціальні інструменти для обробки полімерних композиційних матеріалів); ЗАТ НВП «Укрекспо-Процес»; МДНВП «Лінатек»; АТ «Лієпаяс Металургс» (Латвія); ТОВ «ПромІнвест Алмати» (Казахстан); ВАТ ВНДІІНСТРУМЕНТ (РФ); ЗАТ «Мікробор Нанотех» (РФ); Елемент 6 (Велика Британія) (різальні пластини на основі cBN); ДГП «Донецькгеологія», Волинська геологорозвідувальна експедиція ДП «Українська геологічна компанія» (бурові коронки з алмазно-твердосплавними пластинами) та ін.

Результати досліджень увійшли до комплексної роботи «Термодинаміка, структура та фазові рівноваги в багатокомпонентних системах для створення нових матеріалів», відзначеної у 2011 р. Державною премією України в галузі науки і техніки. За останні 10 років за цим напрямом в Інституті підготовлено 7 кандидатів наук.

Подальшого розвитку ці роботи набули завдяки 4-річному гранту 8-ї Рамкової програми ЄС «Горизонт-2020» № 689279 «Наступне покоління надтвердих матеріалів, що не містять критичної сировини, та їх застосування в процесах оброблення», виконання якого почалося в лютому 2016 р. 

Повний текст