Инструментальное материаловедение

ХХІІІ МІЖНАРОДНА КОНФЕРЕНЦІЯ «ПОРОДОРУЙНІВНИЙ І МЕТАЛООБРОБНИЙ ІНСТРУМЕНТ - ТЕХНІКА І ТЕХНОЛОГІЯ ЙОГО ВИГОТОВЛЕННЯ ТА ВИКОРИСТАННЯ»

2026-03-26T10:19:11+02:00

15 жовтня 2025 р. в рамках IX Міжнародної спеціалізованої виставки «Нафтогазекспо-2025» в Міжнародному виставковому центрі (м. Київ) була проведена ХХІІІ конференція «Породоруйнівний і металообробний інструмент – техніка і технологія його виготовлення і використання».

ДОСЛІДЖЕННЯ ЗНОСОСТІЙКОСТІ СПЛАВІВ, WC‒Co і WC‒Co‒ZrO2, СФОРМОВАНИХ МЕТОДОМ ІСКРО-ПЛАЗМОВОГО СПІКАННЯ

2026-03-26T10:19:11+02:00

Представлено порівняльне дослідження зносостійкості трьох різних зразків композиційних матеріалів: 94WC‒6Co, 90,24WC‒5,76Co‒4ZrO₂ та 84,60WC‒5,4Co‒10ZrO₂. Композити виготовлено методом іскро-плазмового спікання. Експерименти з вивчення зносостійкості проведено за кімнатної температури на випробувальному стенді фірми Optimol Instruments Prüftechnik GmbH в режимі зворотно-поступального тесту кулькою з Al₂O₃ за ковзного сухого контакту, що коливається з частотою 50 Гц під навантаженням 20 Н. Виявлено значні відмінності між трьома композитами, причому зразок композита з високою концентрацією ZrO₂ має більш високу зносостійкість порівняно з композитами з меншою концентрацією ZrO₂ і з композитом без ZrO₂. Показано, що композити 90,24WC‒5,76Co‒4ZrO₂ і 84,60WC‒5,4Co‒10ZrO₂, виміряні за навантаження 20 Н, демонструють значно нижчі швидкості зносу (3,772·10^–8 мм³×Н^–1/(Н·м) і 1,485±0,149·10^–8 мм³×Н^–1/(Н·м) відповідно), ніж композит 94WC‒6Co (0,92 і 7,344±0,808·10^–8 мм³×Н^–1/(Н·м)).

РОЗРАХУНОК РАЦІОНАЛЬНИХ МОМЕНТІВ ЗГВИНЧУВАННЯ ЗАМКОВИХ РІЗЬБОВИХ З`ЄДНАНЬ БТ ТА ОБТ ЗАДЛЯ БУРІННЯ ГЛИБОКИХ СВЕРДЛОВИН

2026-03-26T10:19:11+02:00

У роботі розглядається одна з проблем безаварійного будівництва глибоких свердловин, котра пов’язана з надійністю різьбового з’єднання елементів бурильної колони. Надійність замкових різьбових з’єднань, у своїй більшості, залежить від величини обертового моменту згвинчування, яким мусить бути оптимальним.

Дослідження оптимального обертового моменту згвинчування досліджувались на натурних зразках різьбових з’єднань, які піддавалися циклічним навантаженням на спеціальному лабораторному обладнанні, при цьому застосовувались тензодавачі, що фіксували величини навантажень не лише на самому різьбовому з’єднанні а й на найближчих ділянках тіла труби. Таким чином враховувались статичні міцнісні характеристики тіла труби, якими здебільшого завжди науковці нехтували.

На основі лабораторних досліджень, які потребують промислового підтвердження, встановлено межі максимально-допустимих величин обертового моменту згвинчування для різних типорозмірів замкових різьбових з’єднань задля підвищення їх витривалості в умовах експлуатації глибоких свердловин. Окрім розрахункових співвідношень, що дають можливість розрахувати величину напруження у найбільш небезпечному перерізі конструкції, наведено також результати досліджень, зазначені у відповідних таблицях 1 та 2, для труб різних міцнісних типів за умов різної величини коефіцієнта Пуассона. Уся інформаціях, зокрема, величина обертового моменту згвинчування у таблицях подається у величині, що відповідає СІ.

ТЕХНОЛОГІЯ ОБЛАДНАННЯ БУРОВИХ СВЕРДЛОВИН БІОРОЗЧИННИМИ БЛОКОВИМИ ГРАВІЙНИМИ ФІЛЬТРАМИ

2026-03-26T10:19:11+02:00

Метою роботи є обґрунтування та розробка раціональної технології обладнання бурових свердловин біорозчинними блоковими гравійними фільтрами для підвищення ефективності очищення підземних вод та покращення довговічності їх експлуатації. Поставлені завдання вирішували комплексним методом дослідження, що включає аналіз і узагальнення літературних і патентних джерел.

Уперше запропоновано технологію обладнання бурових свердловин біорозчинними блоковими гравійними фільтрами, цінність якої полягає в поєднанні екологічної безпечності, технологічної простоти, економічної ефективності та адаптивності до конкретних гідрогеологічних умов буріння.

Результати дослідження можуть бути використані у проектуванні та реконструкції бурових свердловин для питного, технічного водопостачання, а також у навчальному процесі технічних університетів та підготовці фахівців у галузях буріння, водопостачання та гідрогеології.

МЕТОДИКА ПРОЕКТУВАННЯ ЛІКВІДАЦІЇ ПОГЛИНАННЯ ПРОМИВКОВОЇ РІДИНИ ПРИ БУДІВНИЦТВІ СВЕРДЛОВИН

2026-03-26T10:19:11+02:00

Метою роботи є підвищення ефективності ізоляційних робіт за рахунок застосування термопластичних сумішей при ліквідації поглинань промивальної рідини у свердловинах при їх спорудженні. Поставлені завдання вирішували комплексним методом дослідження, що включає аналіз і узагальнення літературних і патентних джерел, проведення аналітичних, експериментальних досліджень.

У роботі отримала подальший розвиток теорія ліквідації поглинання технологічних рідин спорудженні свердловин. У роботі обґрунтовано послідовність технологічних операцій при ліквідації поглинання промивальної рідини у стовбурі свердловин. Показано перспективність використання запропонованих підходів для створення нових технологічних рішень.

Одержані результати створюють основу для розробки більш прогресивних технологій ліквідації зон поглинання свердловинної рідини; розробки нових матеріалів з використанням явищ фазового переходу тампонажного матеріалу; виробництва нових тампонажних термопластичних матеріалів; розробки технологічного регламенту ізоляції поглинаючих горизонтів.

AUTOMATION OF DRILLING EQUIPMENT MONITORING AND DIAGNOSTICS USING IOT TECHNOLOGY

2026-03-26T10:19:11+02:00

The rapid evolution of the oil and gas industry necessitates advanced solutions to enhance the reliability, efficiency, and safety of drilling operations. Traditional monitoring and diagnostics of drilling equipment, reliant on manual inspections and scheduled maintenance, suffer from inefficiencies, delayed fault detection, and high operational costs. This study explores the application of Internet of Things (IoT) technology to automate the monitoring and diagnostics of drilling equipment, addressing these challenges through real-time data acquisition and advanced analytics. The proposed IoT framework integrates sensors (e.g., vibration, temperature, pressure), lightweight communication protocols such as MQTT and CoAP, and cloud-based platforms like AWS IoT for data storage and processing. A case study was conducted on a simulated drilling rig, collecting 1.2 million data points over 30 days to evaluate system performance. Machine learning models, including Random Forest classifiers and LSTM networks, were employed for fault detection and predictive maintenance, achieving a precision of 0.92, recall of 0.89, and F1-score of 0.90 in identifying anomalies such as bearing wear and pump pressure issues. The IoT system reduced unplanned downtime by 18% and maintenance costs by 15% compared to traditional methods, with edge-based anomaly detection averaging 150 ms and cloud-based diagnostics at 1.2 seconds. Challenges include network reliability, with 5% packet loss in low-connectivity scenarios, data security requiring robust encryption, and integration with legacy systems necessitating custom middleware in 30% of cases. The system improved operational safety by early fault detection and reduced energy consumption by 12%, contributing to environmental sustainability. Comparative analysis with traditional methods underscores the IoT system’s superior accuracy and efficiency, driven by real-time data and predictive analytics. Future research should focus on integrating advanced AI, such as deep reinforcement learning, and edge computing to enhance system responsiveness and scalability to other industrial applications. Recommendations for industry adoption include using standardized protocols, investing in reliable networks, and training personnel for effective IoT implementation. This study demonstrates that IoT technology offers a transformative approach to drilling equipment management, with significant implications for operational efficiency, safety, and sustainability, provided challenges like network reliability and system integration are addressed.

DEVELOPMENT AND JUSTIFICATION OF TECHNICAL SOLUTIONS FOR HYDRODYNAMIC TREATMENT OF HYDROGEOLOGICAL WELLS

2026-03-26T10:19:11+02:00

This study presents the development, optimization, and validation of an innovative hydrodynamic treatment device aimed at significantly enhancing the productivity of hydrogeological wells through targeted stimulation of the near-wellbore zone. The core objective is to improve hydraulic conductivity and reduce formation damage caused by mineral incrustations, biofouling, and fine particle accumulation. The device comprises a high-pressure pumping unit, a pulse generator, a delivery conduit system, and an adjustable nozzle head configured to generate controlled pressure pulses within a range of 5–20 MPa and frequencies between 1 and 10 Hz. These pulses effectively induce elastic deformation and micro-fracturing in the geological matrix, facilitating the removal of obstructions and restoration of permeability. A comprehensive methodological framework was employed, incorporating analytical modeling, computational fluid dynamics (CFD) simulations, and empirical validation through laboratory and in-situ experiments. Optimal operational parameters were identified as a pressure of 12 MPa, pulse frequency of 5 Hz, pulse duration of 0.5 seconds, and a specially engineered convergent-divergent nozzle geometry. Laboratory results revealed a 28% increase in flow rate (from 10 m³/h to 12.8 m³/h), while field trials conducted in both karstic and unconsolidated sandy aquifers demonstrated flow rate improvements of 20–35%, along with a significant 40% reduction in near-wellbore resistance (skin factor decreased from 5.2 to 3.1). The system’s modular and scalable design allows for integration in wells with diameters ranging from 100 to 300 mm and varying permeability conditions (0.05–10 Darcy), ensuring broad applicability. Furthermore, compared to conventional mechanical or chemical stimulation techniques, the proposed solution offers enhanced environmental sustainability, reduced ecological footprint, and approximately 20% lower operational expenditures. These findings contribute to the advancement of cost-effective, energy-efficient water extraction technologies and offer a practical framework for future adaptation in complex hydrogeological environments. Prospective research directions include long-term performance monitoring, application in fractured bedrock systems, and hybridization with other well rehabilitation techniques.

ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛО- І ВОЛОГОПЕРЕНОСУ У ПОРИСТОМУ КРУПНОДИСПЕРСНОМУ СЕРЕДОВИЩІ КРІОГЕННО-ГРАВІЙНОГО ЕЛЕМЕНТА ФІЛЬТРА ЗА НАЯВНОСТІ ФАЗОВИХ ПЕРЕХОДІВ

2026-03-26T10:19:11+02:00

Метою роботи є розвиток теорії для підвищення ефективності технології обладнання бурових свердловин гравійними фільтрами. Це досягається шляхом попереднього омонолічування гравійного матеріалу на денній поверхні в блоки та подальшого їхнього розомонолічування в призабійній зоні свердловини. Процес розомонолічування відбувається за рахунок використання ефекту інверсного двофазного переходу агрегатного стану мінералов'яжучої речовини на водній основі.

Дослідження ґрунтується на теоретичному аналізі тепло- та вологопереносу в пористій крупнодисперсній водонасиченій кріогенно-гравійній системі фільтра за наявності фазових переходів. Використовуються математичні моделі, зокрема задачі Стефана, для опису закономірностей перенесення тепла в пористому водонасиченому тілі.

Робота поглиблює розуміння теплофізичних та масообмінних характеристик пористих водонасичених матеріалів при низьких температурах та у присутності фазових переходів. Встановлено залежності теплофізичних властивостей (теплоємність, теплопровідність) від температури, що враховують наявність зв'язаної та вільної води, а також фазових перетворень. Це дозволяє більш точно моделювати поведінку кріогенно-гравійних фільтрів.

Запропонована ідея використання ефекту інверсного двофазного переходу агрегатного стану мінералов'яжучої речовини на водній основі під періодичним впливом від'ємних і позитивних температур має потенціал для розробки нових технологій виготовлення високоякісних гравійних фільтрів на денній поверхні. Це може вирішити проблему утворення порожнин у гравійних обсипках, що призводить до запісочування свердловин та виходу з ладу обладнання.

INNOVATIVE APPROACHES TO THE DESIGN AND OPERATION OF TANKS FOR GAS AND OIL TRANSPORTATION

2026-03-26T10:19:11+02:00

The transportation of gas and oil is a critical component of the global energy supply chain, necessitating advanced tank designs that prioritize safety, efficiency, and environmental sustainability. This article explores innovative approaches to the design, production, and operation of tanks used for transporting hydrocarbons, including natural gas, liquefied natural gas (LNG), hydrogen, and various oil fractions. The study addresses the increasing demand for energy resources, driven by global consumption trends, and the need to mitigate environmental impacts while ensuring operational reliability. Key advancements include the adoption of new-generation materials, such as high-strength steels, carbon-fiber-reinforced composites, and nanostructured coatings, which enhance durability, reduce weight, and improve corrosion resistance. Computational modeling techniques, including Computational Fluid Dynamics (CFD) and Finite Element Analysis (FEA), optimize tank structures for extreme conditions, reducing design costs and improving safety. Innovative designs, such as double-walled tanks and adaptive structures, address the challenges of cryogenic and high-pressure environments, particularly for LNG and hydrogen. Real-time monitoring systems, equipped with pressure, temperature, and leak detection sensors, integrate with intelligent control systems to prevent accidents and minimize downtime. Environmental considerations are central, with technologies like vapor recovery systems and recyclable materials reducing greenhouse gas emissions and aligning with global decarbonization goals, including the Paris Agreement. The article also examines the economic implications, comparing the lifecycle costs of traditional and innovative tanks, and highlights how optimized designs enhance logistics efficiency, reducing fuel consumption and operational expenses. Investments in research and development are driving market growth, particularly for alternative fuels like hydrogen and biofuels, which are poised to reshape the transportation sector. Case studies of past incidents underscore the importance of robust safety protocols and non-destructive testing methods, such as ultrasonic and radiographic inspections, to prevent failures. The study concludes with recommendations for manufacturers, operators, and regulators to adopt sustainable materials, update standards, and invest in autonomous and AI-driven technologies. Future research directions include exploring nanomaterials, multi-fuel tank designs, and the socioeconomic impacts of decarbonization, ensuring the sector’s alignment with a sustainable energy future.

ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ВДОСКОНАЛЕННЯ КОНСТРУКЦІЙ ГІДРОУДАРНИКІВ ДЛЯ БУРІННЯ СВЕРДЛОВИН

2026-03-26T10:19:11+02:00

Стаття присвячена науково обґрунтованому аналіуз та порівнянню нових моделей гідроударників різних типів з метою виявлення закономірностей їх послідовного удосконалення, визначення конструктивних переваг і недоліків, а також встановлення зв’язку між будовою основних вузлів та енергетичними параметрами процесу формування ударних імпульсів.

Встановлено основні закономірності розвитку конструкцій гідроударників та їх взаємозв’язок із принципом роботи. Визначено, що всі досліджені типи гідроударних машин – пружинно-гідравлічний, пневмогідравлічний і вакуумкамерний – зберігають подібну архітектуру корпусу, але відрізняються характером внутрішньої взаємодії вузлів і способом формування робочих камер. Виявлено, що ускладнення конструкції забезпечує точніше регулювання параметрів процесу формування ударного імпульсу, проте знижує ремонтопридатність і підвищує вимоги до точності виготовлення. Простежено тенденцію переходу від простих систем стабілізації удару до більш гнучких схем із керованими режимами роботи. Узагальнення результатів дозволило сформувати основні напрямки вдосконалення гідроударників: спрощення конструкції при збереженні стабільності роботи, зменшення кількості швидкозношуваних елементів і підвищення технологічної адаптивності пристроїв для різних умов буріння.

Систематизовано конструктивні принципи побудови гідроударників різних типів та визначено взаємозв’язок між їхньої структурою і характером формування ними ударних імпульсів; вперше здійснено порівняльний аналіз пружинно-гідравлічної, пневмогідравлічної та вакуумкамерної схем, що дало змогу визначити закономірності розвитку конструкцій і сформулювати напрями їх подальшого вдосконалення.

ПІДВИЩЕННЯ ДОСКОНАЛОСТІ ЦЕМЕНТУВАННЯ ЯК ОСНОВА УПРАВЛІННЯ ЯКІСТЮ СПОРУДЖЕННЯ СВЕРДЛОВИН НАФТОГАЗОВИМИ ПІДПРИЄМСТВАМИ

2026-03-26T10:19:11+02:00

В статті розглянуто питання удосконалення технології кріплення й цементування свердловин за знижених пластових тисків, яке передбачає раціональне очищення каверн від глинисто-шламових відкладень та оптимізацію рецептур тампонажних розчинів (зокрема полегшених), що має забезпечити формування довговічного герметичного цементного кільця й підвищити надійність експлуатації нафтогазових свердловин.

Встановлено, що за наявності кавернозних інтервалів та знижених пластових тисків застосування базових полегшених тампонажних матеріалів приводить до формування ослабленого, неоднорідного цементного каменю з низьким зчепленням з обсадною колоною та породою, що не забезпечує належної міжпластової ізоляції. Показано обмежену ефективність традиційних механічних засобів підготовки стовбура і доведено переваги поінтервального гідравлічного пристрою, здатного інтенсифікувати очищення каверн від глинисто-шламових відкладень. Лабораторні дослідження наростання міцності в термобаричних умовах продемонстрували істотно нижчі та повільніше зростаючі міцнісні характеристики полегшених систем порівняно з розчинами нормальної густини, що обґрунтовує необхідність оптимізації їх рецептур з урахуванням седиментаційної стійкості та мікроструктури цементного каменю.

Отримані результати дають змогу вдосконалити технологію кріплення й цементування свердловин за умов кавернозності стовбура та знижених пластових тисків за рахунок цілеспрямованого вибору способів очищення каверн і оптимізації складу полегшених тампонажних розчинів. Запропоновані підходи можуть бути використані при проєктуванні технології цементування експлуатаційних свердловин для підвищення надійності міжпластової ізоляції та зниження ризику виникнення необхідності здійснення ремонтно-ізоляційних робіт.

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГІЧНІ СКЛАДОВІ ГІДРОМЕХАНІЧНОГО БУРІННЯ ТА МОЖЛИВОСТІ АВТОМАТИЗОВАНОГО УПРАВЛІННЯ НИМ

2026-03-26T10:19:11+02:00

В статті обґрунтовано раціональні конструктивні і технологічні параметри модернізованих засобів гідромеханічного буріння на підставі встановлених закономірностей процесу взаємодії рухливих твердих куль із породним масивом у привибійній частині свердловини, що забезпечує підвищення ефективності буріння свердловин.

Встановлено обмеження традиційних кулеструминних і механічних методів буріння в складних гірничо-геологічних умовах. Обґрунтовано доцільність переходу до гідромеханічних схем руйнування порід, що поєднують механічні та гідродинамічні (пневмодинамічні) впливи. Запропоновано принципові конструктивні елементи для нових пристроїв. Продемонстровано переваги комбінованих схем руйнування гірських порід, де робочі фактори діють узгоджено. Показано, що координація ударної та обертальної компонент підвищує сколювальний ефект у контакті «куля - порода» при збереженні прийнятних експлуатаційних навантажень. Обґрунтовано необхідність впровадження систем саморегулювання режимів роботи гідромеханічних пристроїв. Запропоновано підхід, за якого параметри удару й обертання адаптуються залежно від форми вибою, кривизни та фактичного опору породи, що підвищує стійкість процесу і знижує ризик аварійних ситуацій. Показано, що впровадження адаптивних систем управління в реальному часі дозволяє формувати надійні алгоритми керування режимами обертання й формування ударних імпульсів.

Запропоновано концепцію гідромеханічного буріння з адаптивним керуванням енергетичними параметрами, розроблено принципові комбіновані конструкції відповідних пристроїв з автономними приводами, у яких запроваджено механізм саморегулювання режимів формування ударних навантажень та обертання залежно від форми вибою і опору породи, а також визначено критерії оптимізації взаємодії в системі «куля - гірська порода» та засади адаптивних алгоритмів керування ними в реальному часі.

ВИВЧЕННЯ МОЖЛИВОСТЕЙ ОПТИМАЛЬНОГО КЕРУВАННЯ ІННОВАЦІЙНИМИ ТЕХНІЧНИМИ ЗАСОБАМИ В НАФТОГАЗОВОМУ БУРІННІ

2026-03-26T10:19:11+02:00

В статті обґрунтовано підходи до оптимального керування інноваційними технічними засобами буріння з урахуванням їх конструктивно-технологічних особливостей на основі аналізу параметрів обладнання, режимів роботи та геологічних умов, що в комплексі забезпечить підвищення ефективності, надійності та безпеки спорудження свердловин.

Результати досліджень показали, що впровадження інноваційних пристроїв для направленого буріння та регулювання осьового навантаження дозволяє підвищити точність формування траєкторії споруджуваної свердловин, стабільність і ефективність руйнування порід, оптимізувати осьові та крутні навантаження, знизити знос бурильного інструменту та підвищити продуктивність буріння. Виявлено потенціал інтеграції цих пристроїв у системи автоматичного керування буровим процесом для адаптивної оптимізації роботи в реальному часі.

Практична значущість представленого дослідження полягає у підвищенні ефективності та надійності процесу буріння завдяки використанню інноваційних пристроїв і можливості інтеграції їх у системи автоматичного керування, що дозволяє оптимізувати робочі режими, знизити знос обладнання та витрати, а також забезпечити точність і безпеку спорудження свердловин.

EFFECT OF MATERIAL TYPE AND LINER SHAPE ON PROPERTIES OF SHAPED CHARGES (Review)

2026-03-26T10:19:11+02:00

The shaped charges are devices in which the energy of explosives is focused at a point in order to penetrate obstacles; they are used in the mining and petroleum extraction, for emergency and rescue work, etc. The liner of the charge hollow allows forming a high-speed jet of metal that can penetrate obstacles made of various materials not only in air, but also underground or in water. A number of factors affect the depth and diameter of the penetration hole, and therefore the effectiveness of the charge. The purpose of this work is to review and analyze the results of research on the influence of the type, structure and properties of the material, the liner geometry, and design of the shaped charge on its penetrating performance. The review summarizes information on the dependence of the penetrating performance of the shaped charges on such factors as the material and the geometry of the liner and body, the type of explosive, the mode of blast initiation, the precision of the assembly of the warhead, and the standoff distance to the obstacle. It is shown that the material of the liner and its structure are one of the most important factors affecting the efficiency of shaped charges. Copper and iron are the most common materials used for the production of the liners; they provide high-density continuous jets with high penetrability. At the same time, tungsten-copper alloys show an increase in penetrability of up to 32% as compared to copper. The geometry of the liners also significantly affects the behavior of the jet: the maximum penetration depth is provided when a conical liner with an angle 2α = 40–60 ° is used. Thus, further research aimed at the development of new materials and technologies for the production of liners of cumulative charges is important for various industries, and especially for demining and emergency rescue operations on the territory of Ukraine due to the full-scale invasion of the aggressor.

ПОФРАКЦІЙНО-ОСЕРЕДНЮВАЛЬНИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ ЗОВНІШНЬОЇ ПИТОМОЇ ПОВЕРХНІ ВИСОКОМІЦНИХ ШЛІФПОРОШКІВ СИНТЕТИЧНОГО АЛМАЗУ

2026-03-26T10:19:12+02:00

Створено новий опосередковано-аналітичний метод визначення зовнішньої питомої поверхні високоміцних шліфпорошків синтетичного алмазу. Метод базується на відомому з публікацій пофракційно-осереднювальному підході до опосередковано-аналітичного аналітичного визначення технологічних властивостей високоміцних шліфпорошків синтетичного алмазу. Основна ідея запропонованого нового методу полягає у врахуванні особливостей реальної 3D-морфології зерен таких шліфувальних порошків. Обґрунтовано можливість та доцільність використання в подібних задач в одному і тому ж з розрахунковому сенсі, як методологічної схеми з екстраполяційно-афінною 3D-моделлю зерен, так і методологічної схеми з реальною 3D-формою зерен. Запропонована методологічна схема дозволяє враховувати реальну морфологію зерен таких шліфувальних порошків, що забезпечує більшу достовірність отриманих показників їх технологічних властивостей. Проілюстровано практичне застосування запропонованого нового методу визначення зовнішньої питомої поверхні стандартного ДСТУ 3292–95 високоміцного синтетичного алмазного шліфувального порошку AC400 500/400. Запропонований нами новий метод був використаний як основа для порівняння. Значення зовнішньої питомої поверхні зазначеного шліфувального порошку, розраховане цим методом, становило 4,3213 м²/кг. Застосування загальновживаного методу для цієї мети дало результат 4,1324 м²/кг. Порівняльний аналіз показав, що загальновживаний відомий метод дає в 1,046 рази (4,37%) нижчі значення зовнішньої питомої поверхні зазначеного шліфувального порошку, ніж запропонований новий метод. Це свідчить про перевагу запропонованого нового методу визначення зовнішньої питомої поверхні високоміцних шліфпорошків синтетичного алмазу.

ОЦІНКА ПОВЕРХНЕВИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ВИСОКОМІЦНИХ СИНТЕТИЧНИХ ШЛІФПОРОШКІВ АЛМАЗУ

2026-03-26T10:19:12+02:00

На сучасному етапі розвитку прогресивних технологій обробки інструментальних та композиційних матеріалів машинобудування потребує використання ефективного алмазного інструменту – правлячих роликів, які оснащуються алмазними шліфпорошками. Працездатність такого інструменту значною мірою залежить від якості алмазних порошків, тому для виготовлення правлячих інструментів зазвичай використовуються порошки природних алмазів підвищеної міцності і зернистості, або високоміцні синтетичні алмазні порошки марок АС200 – АС400. Метою даної роботи було комплексне дослідження фізико-механічних та фізико-хімічних характеристик високоміцних синтетичних шліфпорошків алмазу марок АС300 – АС200 зернистості 630/500 та 500/400.

Для кожної окремої марки визначали властивості алмазних порошків за методиками, що були розроблені в Інституті надтвердих матеріалів НАНУ: міцність та однорідність за міцністю, питому магнітну сприйнятливість, гідрофільність. Зовнішній вигляд шліфпорошків алмазу різних зернистостей вивчали за допомогою оптичного мікроскопу Axioscope 5 (Carl Zeiss Microscopy GmbH, Німеччина). Дослідження структурно-сорбційних властивостей поверхні шліфпорошків алмазу проводили класичним методом адсорбції газів при низьких температурах відповідно до принципу БЕТ за допомогою газоадсорбційного аналізатора NOVA 2200 (Quantachrome, USA) і Accusorb 2100 (Культронікс), які призначені для вимірювання пористості, питомої площі поверхні, радіусу пор.

Питома поверхня зразків також визначалася екстраполяційно-аналітичним методом. Вихідними даними для його реалізації слугували результати діагностування за допомогою приладу DiaInspect.OSM фірми VOLLSTÄDT DIMANT Gmb (Німеччина) розмірних і геометричних характеристик порошку, зокрема, таких як довжина і ширина проекції зерна, її площа та периметр.

За експериментальними результатами адсорбційних досліджень показано, що зразки синтетичного алмазу характеризуються невеликою питомою поверхнею від 0,17 до 0,21 м²/г та малим об’ємом пор для алмазів зернистості 630/500 марок АС300–АС200 від 1,88-1,99 ×10^-4 до 1,75×10^-4 мл/г для алмазів марки АС250 зернистості 500/400. Величина гідрофільності поверхні алмазів марки АС200 зернистості 630/500 приблизно у 2,7 разів більше ніж гідрофільність алмазів марки АС300. Для алмазів марки АС250 зернистості 630/500 приблизно у 1,3 рази більше ніж для алмазів зернистості 500/400. Розраховані екстраполяційно-аналітичним методом показники питомій поверхні досліджених зразків виявилися значно нижчими, ніж отриманні експериментальним методом. Це може бути пояснено не можливість урахування у розрахунках впливу вкладу на показники питомої поверхні функціонального поверхневих груп.

Показано також, що метод низькотемпературної адсорбції-десорбції азоту може використовуватися для визначення відносної концентрації дефектів і прогнозування фізико-механічних властивостей кристалічних алмазних порошків мікронного розміру.

ЗАСТОСУВАННЯ ШЕСТИПУАНСОННОЇ АПАРАТУРИ ВИСОКОГО ТИСКУ ДЛЯ ВИРОЩУВАННЯ МОНОКРИСТАЛІВ АЛМАЗУ ТИПУ IB З МЕТОЮ ВИГОТОВЛЕННЯ ПЛАСТИН ПЛОЩЕЮ 80 – 100 ММ2

2026-03-26T10:19:12+02:00

Досліджено методи отримання структурно досконалих монокристалів алмазу, які за формою та розмірами дозволяють виготовлення алмазні пластини площею до 100 мм² та подальшого використання як ініціюючих CVD-кристалізацію алмазних поверхонь.

Розроблено ростові комірки для отримання монокристалічних зразків великого об’єму шляхом НТНР-кристалізації в області термодинамічної стабільності; оптимізовані склади ростових систем для отримання кристалів типу Ib на базі розчинників Fe-Ni, Fe-Co та Fe-Co-Mg.

Розроблено методи для проведення операцій механічного розколювання, розпилювання та шліфування в залежності від габітусної форми кристалів, наявності та розташування дефектів структури; випробувано їх використання для виготовлення пластин необхідної форми та кристалографічної орієнтації з метою їх застосування в якості ініціюючих підкладинок для проведення CVD-процесів кристалізації алмазу.

Результати досліджень, виконаних в результаті проведення роботи, мають бути застосовані для CVD-осадження вуглецю для отримання алмазних поверхонь з метою використання як ініціюючих кристалізацію при одержані плівок.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ АДСОРБЦІЙНО-СТРУКТУРНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОРОШКІВ СИНТЕТИЧНОГО АЛМАЗУ, ВИХІДНИХ ТА ПІСЛЯ ЇХ МОДИФІКУВАННЯ

2026-03-26T10:19:12+02:00

Подаються результати дослідження адсорбційно-структурних характеристик поверхні мікро- та шліфпорошків синтетичного алмазу. Мета даної роботи – дослідження адсорбційно-структурних характеристик мікро- та шліфпорошків синтетичного алмазу, вихідних та після їх модифікування. Досліджували мікропорошки марки АСМ зернистістю 20/14, шліфпорошки марок АС20 зернистістю 100/80, АС6 зернистістю 125/100, АС100 зернистістю 400/315. Модифікування виконували хімічним обробленням шляхом рідкофазного окиснення різної концентрації та імпульсним обробленням високовольтними електричними розрядами у водному середовищі.

Адсорбційно-структурні характеристики: зокрема питому площу поверхні; питомий об'єм пор; середній радіус пор; сумарний об'єм пор, розподіл об'єму пор за їх розмірами визначали шляхом аналізу ізотерм низькотемпературної адсорбції-десорбції азоту із застосуванням газоадсорбційного аналізатора NOVA 2200 "Quantachrome" (США).

За результатами дослідження встановлено, що значення питомої площі поверхні вихідних мікропорошків і шліфпорошків має тенденцію до зниження при підвищенні зернистості і міцності порошків. Після модифікування порошків ця тенденція зберігається. Мікропорошки і шліфпорошки мають розвинену мезопористу структуру поверхні. Модифікування із застосуванням рідкофазного окиснення; імпульсного оброблення високовольтними електричними розрядами у водному середовищі вихідних мікро- та шліфпорошків синтетичного алмазу дозволяє змінювати адсорбційно-структурні характеристики порошків, зокрема питому площу поверхні; питомий об'єм пор; середній радіус пор; сумарний об'єм пор, розподіл об'єму пор за їх розмірами. Отримані результати можуть бути підґрунтям для подальшого розроблення бази даних формування оптимальних умов отримання адсорбційно-структурних характеристик порошків синтетичного алмазу широкого функціонального призначення.

РОЗВИТОК ТА ПЕРСПЕКТИВИ ВИКОРИСТАННЯ ШЕСТИПУАНСОННИХ АПАРАТІВ ВИСОКОГО ТИСКУ КУБІЧНОГО ТИПУ

2026-03-26T10:19:12+02:00

Представлено короткий опис історії створення та розвитку багатопуансонних апаратів високого тиску (АВТ), починаючи з перших дослідно-лабораторних зразків і закінчуючи сучасними промисловими шестипуансонними установками з діаметром реакційного простору 80 мм. Описана проблематика виготовлення і обробки основних вузлів пресу. Проаналізовані основні недоліки і переваги різних конструкцій і моделей плунжерів. Розглянуті сучасні системи керування пресом і шляхи їх подальшого вдосконалення. Розглянуто перспективні напрямки досліджень вдосконалення конфігурації натискних пуансонів з метою збільшення тиску в контейнері шестипуансонного АВТ.

ВПЛИВ ВИСОКОЕНТРОПІЙНОГО СПЛАВУ Ni0.65Cr0.35Co0.27Fe0.33Ti0.1Al0.07 НА ПРОЦЕСИ СПІКАННЯ cBN-КОМПОЗИТІВ ІНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ

2026-03-26T10:19:12+02:00

В умовах високих тисків та температур досліджено процеси формування надтвердої cBN- кераміки де в якості активатора спікання використано високоентропійний нікелевий сплав складу Ni_0.65Cr_0.35Co_0.27Fe_0.33Ti_0.1Al_0.07. Отримані як шляхом просочування так і спікання однорідної шихти надтверді керамічні продукти досліджені методом XRD- аналізу, визначена їх твердість, тріщиностійкість, модуль Юнга. За допомогою SEM- аналізу встановлено, що шляхом просочування cBN-порошку зернистістю 14-10 мкм високоентропіним сплавом формується керамічний продукт який містить близько 80 % об. фази cBN, а фронт просочування займає лише 1/3 від загальної висоти зразка. В той же час спікання за тиску 7,7 ГПа та Т – 2200 ^оС однорідної шихти складу cBN-ТіС/ZrN-ВЕС для композиції 60:35:5 % об. дозволяє отримати композити BL- групи із рівномірним розподілом як основних компонентів так і металевої фази. За даними SEM- аналізу встановлено, що керамо-матричний композит містить матрицю зерен cBN та підматрицю ТіС/ZrN із чіткими міжфазними границями, а ВЕС локалізовано в структурі у вигляді включень та прошарків мікронного розміру. Створені BL-композити мають високу твердість (HV50-33,2 ГПа), є високомодульною керамікою (Е-517,81 ГПа) а виготовлені із них ріжучі пластини по типу RNGN 090300T придатні в якості ріжучих вставок для металооброблювального інструменту.

Влияние теплопроводности прекурсоров и их растворителей на тепловое состояние ячейки аппарата высокого давления при кристаллизации полупроводниковых соединений системы AIIIBV

2026-03-26T10:19:12+02:00

За допомогою комп’ютерного моделювання досліджено тепловий стан комірки апарата високого тиску (АВТ), призначеної для вирощування кристалів InGaN. Розглянуто три типи розчинників: Fe, Fe₃N та CoCr. Проаналізовано вплив використання підкладки з Al₂O₃ на розподіл температури та градієнта температури в комірці. Встановлено, що застосування підкладки з Al₂O₃ зменшує значення ΔT_max, ΔT_z та gradT для всіх розглянутих випадків. Мінімум неоднорідності температурних полів досягається при використанні розчинника CoCr у поєднанні з підкладкою Al₂O₃ (ΔT_max = 45 °С, ΔT_z = 15 °С; gradT = 0,1–6,8 °С/мм). У випадку використання розчинника Fe₃N необхідно модернізувати електрорезистивну систему АВТ, оскільки за розрахунками gradT перевищує 10 °С/мм.

PRESSURE GENERATION IN THE REACTION CELL USING SIX-PUNCH HIGH-PRESSURE PRESSES MANUFACTURED IN CHINA: A REVIEW

2026-03-26T10:19:12+02:00

The review is devoted to the analysis of existing experimental work on the study of pressure generation characteristics in the reaction volume of Chinese-made six-punch high-pressure presses. It is shown that one of the main problems in the operation of HP presses is a decrease in the efficiency of pressure transmission inside the cell at pressures above 5.5 GPa, which leads to a significant loss of pressure in the reaction volume. The above problem can be overcome by increasing the efficiency of pressure generation in the reaction volume of a cubic press through the creation of hybrid high-pressure cell designs consisting of different modular materials, optimization of the geometric parameters of the reaction volume, and improvement of the physical and mechanical properties of carbide punches.

ФОРМУВАННЯ ПОКРИТТЯ З НАНО-, СУБМІКРО-ТА МІКРОПОРОШКІВ КУБІЧНОГО НІТРИДУ БОРУ (CBN) НА ПОВЕРХНІ ЗЕРЕН ШЛІФПОРОШКІВ СИНТЕТИЧНОГО АЛМАЗУ ПІДВИЩЕНОЇ МІЦНОСТІ ДЛЯ ШЛІФУВАЛЬНОГО ІНСТРУМЕНТУ. ДОСЛІДЖЕННЯ ЦИХ ШЛІФПОРОШКІВ МЕТОДАМИ СКАНУВАЛЬНОЇ ЕЛЕКТРОННОЇ МІКРОС

2026-03-26T10:19:12+02:00

Задача дослідження – розвиток та вдосконалення технології формування покриття з нано-, субмікро- та мікропорошків кубічного нітриду бору (cBN)

на поверхні зерен шліфпорошків синтетичного алмазу підвищеної міцності

для шліфувального інструменту та дослідження цих шліфпорошків методами сканувальної електронної мікроскопії і мікроаналізу, ІК спектроскопії, рентгеноспектрального аналізу.

Проведено експериментальні дослідження процесу нанесення поліком-понентного покриття на шліфпорошки синтетичного алмазу в процесі крис-талізації розчинних компонентів з розчину (рідинно-фазовий метод нанесення покриття) з метою розвитку та вдосконалення базової технології формування покриття з cBN. Загалом було створено та досліджено 12 варіантів зразків шліфпорошків синтетичного алмазу підвищеної міцності (АС 15, АС 20 зернис-тості 125/100, 160/125) – первинних та з нанесеним покриттям з нано-, субм-мікро- та мікропорошків cBN з різними зв’язуючими різного хімічного складу (оксид бору (В2О3), силікат натрію (Na2SiO3), полівініловий спирт, полівініл-бутіраль фенолформальдегідний, гідролізований колаген) у різних поєднаннях.

Встановлено, що нанесення покриття з КМ нано (нанопорошок cBN) дозволяє фактично втричі зменшити знос алмазних шліфувальних кругів, а з КМ 3/2 (мікропорошок cBN) – вдвічі. Такий покращений алмазний шліфу-вальний інструмент може бути застосований у механообробці новітніх матеріалів, які нині використовуються у машино- та авіабудуванні, випуску пілотованої і безпілотної (дронової) техніки.

ТЕРМОДИНАМІЧНИЙ АНАЛІЗ ХІМІЧНОЇ ВЗАЄМОДІЇ ПРИ ОДЕРЖАННІ PCBN КОМПОЗИТІВ РЕАКЦІЙНИМ СПІКАННЯМ З АЛЮМІНІЄМ ЗА ВИСОКОГО ТИСКУ

2026-03-26T10:19:12+02:00

Виконано термодинамічний аналіз хімічної взаємодії при високому тиску кубічного нітриду бору з тугоплавкими сполуками титану та алюмінієм. Показано, що така взаємодія можлива в області температур до 2300 К і тисків до 7,7 ГПа, ізобарно-ізотермічний потенціал DG (енергія Гіббса) від’ємний для даного діапазону тисків і температур. При підвищенні температури абсолютне значення DG зростає, при підвищенні тиску абсолютне значення DG зростає, тобто підвищення тиску і температури сприяють хімічній взаємодії в розглянутих системах.

ЗНОСОСТІЙКІСТЬ КОМПОЗИТІВ, СПЕЧЕНИХ ЗА ВИСОКОГО ТИСКУ З ПОРОШКІВ АЛМАЗУ З ТИТАНОВИМ ПОКРИТТЯМ

2026-03-26T10:19:12+02:00

Зразки композита «алмаз - карбід титану» були отримані спіканням за високому тиску порошків алмазу, синтезованих в системах Mg–Zn–C та Ni–Mn–C, з титановим покриттям алмазних зерен. Проведено дослідження зносостійкості отриманих зразків шляхом точіння ними циліндричного керна граніту Коростишівського родовища X категорії буримості. Показано, що нанесення покриття на поверхню частинок алмазних порошків збільшує зносостійкість одержаних з них зразків композита в порівнянні з зразками, одержаними з алмазних порошків без покриття

ЕВОЛЮЦІЯ КЛАСТЕРА ПРОСОЧЕННЯ В ПОРОШКУ КУБІЧНОГО BN ЗА ВИСОКОГО ТИСКУ ПРИ НАГРІВАННІ

2026-03-26T10:19:12+02:00

Досліджено еволюцію кластера просочення (КП) в стиснутому до 7,7 ГПа порошку cBN фракції КМ 10/7 (мкм) в процесі поступового підвищення температури від кімнатної до 2250 °С. Термобаричні умови створювали в апаратах високого тиску тороїдального типу АВТ/Т-30 і АВТ/Т-20. Характер просочення (перколяції, інфільтрації) рідини в стиснуту порошкову масу cBN з зовнішнього джерела вивчали як для розплаву Si, так і розплавів кольорових металів, таких як Al, Ag, Cu, Au і Ni (інфільтранти). Максимальну температуру в еволюційному процесі змін КП ототожнювали з точкою плавлення речовини, яка заповнює об’єм перколяційного кластера. Обговорено ряд аспектів формування структури композитів за типом «зерен і прошарків» Купса: проблема сумішей, інвазійна перколяція та рафінування, «отруєння» інфільтранта. Кольорові зображення в статті доступні на онлайн-ресурсі: www.altis-ism.org.ua

ТРІЩИНОСТІЙКІСТЬ PCBN КОМПОЗИТІВ, ВИЗНАЧЕНА МЕТОДОМ ІНДЕНТУВАННЯ ПІРАМІДОЮ ВІККЕРСА

2026-03-26T10:19:12+02:00

Методом індентування пірамідою Віккерса при навантаженні на індентор 30 кг визначено тріщиностійкість PCBN композитів BL групи з об’ємною долею сBN в структурі 45, 50 та 65 % і BН групи з об’ємною долею сBN в структурі 83 та 86 %. Визначені (розраховані) значення модуля Юнга для досліджуваних PCBN композитів. Показано, що в композитах BL групи при індентуванні утворюються медіанні тріщини, а в композитах BL групи тріщини Палмквіста. Визначено граничні значення тріщиностійкості для PCBN композитів BL групи в залежності від їх твердості та модуля пружності. Для всіх вимірювань проводилась статистична обробка даних з визначенням довірчих інтервалів при довірчій ймовірності 70 %.

СУЧАСНІ РОЗРОБКИ В ОТРИМАННІ ТА ЗАСТОСУВАННІ АЛМАЗНО-АБРАЗИВНОГО ІНСТРУМЕНТУ, ОТРИМАНОГО ЗА РАХУНОК АДИТИВНИХ ТЕХНОЛОГІЙ (ОГЛЯД)

2026-03-26T10:19:12+02:00

Алмазно-абразивний інструмент широко застосовується у промисловості у процесах алмазно-абразивної обробки і нині актуальним для них стає можливість застосування адитивних технологій для його виготовлення. В статті зупинена переважна увага на сучасних публікаціях, пов’язаних із технологіями 3D-друку робочого шару шліфувальних кругів на металічних зв’язках, в т.ч. технологією селективної лазерної плавки (SLM). Встановлено, що висока об’ємна концентрація і дрібна зернистість алмазних частинок з більшою ймовірністю викликають агломераційну поведінку, яка призводить до більшої кількості пор і тріщин, тем самим знижаючи відносну густину шліфувального круга і міцність матриці, але це сприяє оголенню алмазних частинок, тобто кращому самозаточуванню 3D-кругу. Показано, що між цифровими моделями і зразками, надрукованими SLM, зберігається гарна відповідність морфології пор. Для технології SLM шляхом моделювання і експериментальних результатів були виявлені міграція і маргіналізація алмазних частинок під час утворення зони розплаву. Ці результати мають потенційну цінність для розуміння і оптимізації процесу виготовлення алмазних інструментів з металічною зв’язкою методом SLM. Проаналізований вплив параметрів кульового подроблення на підготовку частинок композитного порошку алмазу с покриттям Ni-Ti, а також вплив параметрів обробки при лазерній плавці порошкового шару на ущільнення і дефектність виготовлених зразків. Наведена низка шліфувальних кругів, виготовлених 3D-друком.

СУЧАСНІ НАПРАЦЮВАННЯ В НАПРЯМКУ ЕФЕКТИВНОЇ ОБРОБКИ PCD, SСD ТА CVD АЛМАЗІВ ДЛЯ ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ В АЛМАЗНО-ГАЛЬВАНІЧНОМУ РОБОЧОМУ ШАРІ ПРЕЦИЗІЙНОГО ПРАВЛЯЧОГО ІНСТРУМЕНТУ

2026-03-26T10:19:12+02:00

В статті зупинена переважна увага на сучасних публікаціях, присвячених ефективній обробці поверхонь PCD, SСD та CVD алмазів, стосовно умов їх застосування в прецизійному алмазному правлячому інструменті. В сучасній літературі досліджені спрямовані впливи на поверхню алмазів для покращення їх оброблюваності і показано, що до трьох найбільш відомих: теплового, лазерного та хімічного, останнім часом додаються дослідження з таких впливів, як плазмового, УФ-опромінення, оточуючого середовища та впливу наявної підкладки до алмазного шару. Для PСD з видаленим кобальтом встановлено, що процес попереднього видалення кобальту може ефективно інгібірувати графітизацію алмаза при високій температурі. Підтверджено, що мікроструктура підкладки WC-Co, навіть при невеликих змінах в розмірі зерна WC, суттєво впливає на морфологію CVD-алмазного покриття, якість кристалів і міцність зчеплення. Перехідний метал перетворює зерна полікристалічних алмазних пластин в аморфний вуглець, що забезпечує їх швидке видалення. Для обробки полікристалічного алмазу в алмазні круги на основі смол додають Fe, Ti та Ni, причому Fe показав найкращі результати. В середовищі азоту коефіцієнт тертя між Fe та алмазом є нижчим, аніж на повітрі. Коефіцієнт тертя між алмазом та нітридом кремнію є низьким в повітрі і набагато вищим у вакуумному середовищі. При обробці із зворотно-поступальним ковзанням встановлено, що алмазний матеріал видаляється у вигляді графіту, а не сколюється у вигляді фрагментів, і висока швидкість зносу досягається в ультрафіолетового опромінення. Іншим варіантом переходу алмазу в графіт для досягнення високої якості поверхні алмаза розроблений комбінований метод застосування травлення індуктивно зв’язаною плазмою і поліровкою динамічним тертям.

ЗАЛИШКОВІ ТЕРМІЧНІ НАПРУЖЕННЯ В БАГАТОШАРОВИХ ФУНКЦІОНАЛЬНО ГРАДІЄНТНИХ СПЛАВАХ WC-Co

2026-03-26T10:19:12+02:00

Завдання наукового дослідження полягає в тому, щоб оцінити рівень залишкових термічних напружень методом математичного моделювання в сплаві з тришаровою структурою WC–30%Co–ТіC–WC–30%Co (об’ємних відсотків) та мікроградієнтом кобальта на границях шарів, а також розробити технологічні рекомендації для уникнення формозміни багатошарового композиту.

Встановлено, що величина залишкових термічних напружень першого і другого роду суттєво залежить від структурних і технологічних параметрів багатошарових градієнтних твердих сплавів.

ANALYSIS OF THE IMPACT OF TECHNICAL CREATIVITY ON THE EFFICIENCY OF ENGINEERING SOLUTIONS IN THE METALLURGICAL PRODUCTION OF HARD ALLOYS

2026-03-26T10:19:13+02:00

This study provides a detailed examination of the impact of technical creativity on the efficiency and effectiveness of engineering solutions in metallurgical production, with a focus on hard alloys such as cemented carbides, including tungsten carbide-cobalt (WC-Co). These materials are crucial in high-performance industrial applications due to their exceptional hardness, wear resistance, and thermal stability. The research explores how creative thinking and innovative engineering practices can enhance key production metrics while improving overall sustainability and cost-efficiency. To investigate this relationship, the study adopts a mixed-method approach that integrates both qualitative and quantitative methods. The qualitative component examines real-world case studies involving creative techniques such as the Theory of Inventive Problem Solving (TRIZ), structured brainstorming, and iterative design. These approaches are assessed for their effectiveness in generating novel technical solutions and addressing engineering challenges. The quantitative analysis focuses on core efficiency metrics, including energy consumption, material yield, production cost, and the mechanical durability of alloy products. The findings indicate that incorporating creative engineering interventions - such as optimized sintering and microstructural nanostructuring - results in notable improvements in production efficiency. Energy consumption was reduced by up to 18%, material yield increased by 8–10%, and alloy durability improved by 15%. Statistical analysis revealed a strong positive correlation (r = 0.82, p < 0.05) between the Creativity Index - a measure of innovation applied - and improvements in production outcomes, underscoring the practical value of creativity in industrial contexts. In addition, insights from interviews with 35 metallurgical engineers identify key organizational and cultural barriers to creativity, including resistance to change, hierarchical rigidity, lack of formal training in creative tools, and limited interdisciplinary collaboration. Based on these findings, the study recommends integrating TRIZ into training programs, encouraging cross-functional teamwork, and applying iterative prototyping to test and validate innovative ideas. Ultimately, the research introduces a new conceptual and analytical framework for assessing the impact of creativity in engineering. It emphasizes the strategic role of innovation in driving performance improvement and highlights technical creativity as a vital factor in developing sustainable, efficient, and economically viable hard alloy production processes.

INNOVATIONS IN THE RECYCLING OF HARD ALLOY WASTE AND CIRCULAR ECONOMY FOR SUSTAINABLE INDUSTRY DEVELOPMENT

2026-03-26T10:19:13+02:00

Hard alloys, particularly cemented carbides like tungsten carbide-cobalt (WC-Co), are critical for industries such as manufacturing, mining, and aerospace due to their exceptional hardness and wear resistance. However, the scarcity of tungsten and ethical concerns surrounding cobalt mining necessitate sustainable recycling to reduce reliance on virgin materials and mitigate environmental impacts. This article investigates advancements in recycling technologies for hard alloy waste, emphasizing hydrometallurgical and electrochemical methods to enhance recovery efficiency and align with circular economy principles. Experimental results demonstrate that hydrometallurgical leaching with eco-friendly citric acid achieves 92% WC and 85% cobalt recovery, while electrochemical anodic dissolution yields 88% WC and 95% cobalt, surpassing traditional zinc process efficiencies (85% WC, 70% Co). These methods reduce energy consumption by 29% (50 MJ/kg vs. 70 MJ/kg) and eliminate hazardous waste streams, offering environmental benefits. Recycled WC-Co powders, when integrated into additive manufacturing via laser powder bed fusion, produce components with Vickers hardness (1420 HV) comparable to virgin materials (1450 HV), enabling closed-loop production systems. Lifecycle analysis (LCA) quantifies a 30–40% reduction in global warming potential (3.5 kg CO₂ eq/kg vs. 5.2 kg CO₂ eq/kg) and resource depletion, aligning with UN Sustainable Development Goal 12 (Responsible Consumption and Production). Cost analyses indicate 20–25% savings ($9.5–10/kg vs. $12/kg for zinc), but scalability remains limited by high capital costs (e.g., $500,000 for electrochemical plants) and the absence of standardized quality metrics (e.g., hardness ≥1400 HV, purity ≥98%). Future directions include AI-driven process optimization using machine learning to enhance leaching parameters, nanotechnology for binder-free WC ceramics, and global standards for recycled material certification. By reducing dependency on critical raw materials and fostering resource efficiency, these advancements support sustainable industrial development. Interdisciplinary collaboration among materials scientists, environmental engineers, and policymakers is essential to overcome barriers and scale these technologies, ensuring hard alloy recycling contributes to a resilient, circular economy.

ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ СВОБОДНОСПЕЧЕННЫХ КОМПОЗИТОВ AlN–50% SiC

2026-03-26T10:19:13+02:00

Досліджено електричний опір вільноспечених керамічних композитів AlN–50% SiC, придатних для використання у якості об’ємних поглиначів мікрохвильового випромінювання. Об’ємний і поверхневий електричний опір композитів виміряли цифровим мультиметром UT 30D та цифровим мегаометром ВМ 500А. З цією метою розроблена двозондова методика вимірювання поверхневого опору малих за розміром зразків Æ4,2×1,0 мм з композита. Виготовлено комплект пристроїв для нанесення чотирьох пар контактних площадок Æ0,6 мм на поверхню диска та його надійного закріплення під час вимірювання поверхневого електричного опору.

Для трьох груп дисків з різною добротністю Q = 44, 55 та 70 визначені середні значення поверхневого опору складають: 136, 212 та 300 кОм, а відповідні їм середні значення об’ємного опору становлять: 7,0; 9,2 та 11,8 кОм. Аналіз масиву експериментальних даних виявив взаємозв’язок між поверхневим та об’ємним електричним опором: більшому об’ємному опору відповідає більший поверхневий опір, причому поверхневий опір більший за об’ємний у 19,4–25,4 рази.

ОСОБЕННОСТИ МЕХАНИЗМА ОТВЕРЖДЕНИЯ ФТАЛОНИТРИЛЬНЫХ ОЛИГОМЕРОВ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ ГИДРОКСИЛСОДЕРЖАЩИМ ОЛИГОИМИДОМ

2026-03-26T10:19:13+02:00

Для розробки термо- та теплостійких зв’язуючих, необхідних для отримання композиційних матеріалів, призначених для роботи в екстремальних умовах, варто прискорити процес отвердження ціанідних смол. Розроблено преполімери фталонітрилів шляхом попереднього модифікування фталонітрильних мономерів коротколанцюговими ароматичними олігоімідами з кінцевими гідроксильними групами та досліджено їх здатність до полімеризації в умовах, що відповідають доцільним технологічним параметрам одержання композиційних матеріалів з використанням цих зв’язуючих. Виявлено особливості механізму отвердження і показано, що полімеризація фталоімідів може бути прискорена за рахунок введення модифікуючого агента з високою каталітичною активністю і великою кількістю активних атомів водню, а структури триазину та ізоіндолу, що утворюються внаслідок реакції отвердження, дозволяють ввести в реакцію полімеризації більше нітрильних груп.

ПОЛІРУВАННЯ ПЛОСКИХ ПОВЕРХОНЬ ДЕТАЛЕЙ ОПТОТЕХНІКИ З МІДІ І АЛЮМІНІЮ

2026-03-26T10:19:13+02:00

Метою даної роботи є дослідження закономірностей знімання оброблюваного матеріалу і формування нанопрофілю полірованих оптичних поверхонь деталей з міді і алюмінію під час полірування за допомогою дисперсних систем з мікро- і нанопорошків метаборату міді та двооксиду церію. В результаті дослідження закономірностей полірування оптичних поверхонь деталей з міді і алюмінію встановлено, що швидкість знімання оброблюваного матеріалу зростає за підвищення добротності мікрорезонатора, який утворено поверхнями оброблюваного матеріалу і частинки полірувального порошку, збільшення часу життя квантових точок на оброблюваній поверхні у збудженому стані, коефіцієнту об’ємного зносу та найбільш ймовірного розміру наночастинок шламу, що свідчить про однакові закономірності полірування оптичних деталей з міді і алюмінію та неметалевих матеріалів. Встановлено, що параметри шорсткості Ra, Rq і Rmax полірованих поверхонь оптичних деталей з міді і алюмінію лінійно зростають за підвищення добротності мікрорезонатора і збільшення найбільш ймовірного розміру наночастинок шламу у відповідності до загальних закономірностей полірування. Показано, що теоретично розраховані значення швидкості знімання оброблюваного матеріалу під час полірування міді і алюмінію за допомогою дисперсних систем з мікро- і нанопорошків метаборату міді і двооксиду церію добре узгоджуються з даними експериментального визначення продуктивності полірування за відхилення 2–5 %. Обґрунтовано доцільність застосування полірувальної дисперсної системи з мікро- та нанопорошків метаборату міді для полірування оптичних поверхонь деталей з міді і алюмінію, яка забезпечує необхідну шорсткість полірованих поверхонь за високої швидкості знімання оброблюваного матеріалу. Результати дослідження доцільно використовувати при розробці технологічних процесів полірування оптичних поверхонь деталей з міді і алюмінію.

РОЗСІЮВАННЯ НАНОЧАСТИНОК ШЛАМУ І ЗНОСУ ПОЛІРУВАЛЬ-НОГО ПОРОШКУ ПІД ЧАС ПОЛІРУВАННЯ МІДІ І АЛЮМІНІЮ

2026-03-26T10:19:13+02:00

Метою даної роботи є вивчення закономірностей розсіювання наночастинок шламу і наночастинок зносу полірувального порошку під час полірування міді і алюмінію та утворення нальоту з цих наночастинок на поверхні притира. В результаті дослідження закономірностей розсіювання наночастинок шламу і наночастинок зносу полірувального порошку під час полірування міді і алюмінію за допомогою дисперсних систем з мікро- та нанопорошків метаборату міді з дисперсним середовищем у вигляді гасу або води, а також утворення нальоту з цих наночастинок на робочій поверхні притира, встановлено, що поверхні притира досягають лише частинки шламу, розсіяні вперед, і частинки зносу полірувального порошку, розсіяні назад, диференціальні перерізи яких, змінюючись в межах [2,3–102,0] Гб·ср^-1 і [0,7–4,8] Мб·ср^-1, суттєво зменшуються за збільшення розділення між наночастинками шламу, наночастинками зносу полірувального порошку і дисперсним середовищем за діелектричною проникністю. Показано, що повні перерізи розсіювання наночастинок s_m і s_p, змінюючись в межах [0,05–1,78] Мб і [0,37–0,53] Мб, також зменшуються за збільшення розділення між наночастинками шламу, наночастинками зносу і дисперсним середовищем за діелектричною проникністю, а максимум s_m/s_p = 3,3 і мінімум s_m/s_p = 0,1, які характерні для взаємодії наночастинок в системах «мідь–гас» і «алюміній–вода», свідчать про більш вірогідне утворення нальоту на робочій поверхні притира з наночастинок шламу – у першому випадку і з наночастинок зносу полірувального порошку – у другому. Експериментально підтверджено, що під час полірування міді за допомогою мікро- та нанопорошків метаборату міді в дисперсному середовищі гасу на поверхні притира спостерігали наліт з частинок міді, а під час полірування алюмінію у водяному дисперсному середовищі спостерігали наліт з частинок метаборату міді. Результати дослідження доцільно використовувати при розробці технологічних процесів полірування оптичних поверхонь деталей з міді і алюмінію.

СТРУКТУРА, УДЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ И ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ МАТЕРИАЛА С МАТРИЧНОЙ ФАЗОЙ НИТРИДА АЛЮМИНИЯ С ДОБАВЛЕНИЕМ КАРБИДА ТАНТАЛА И АЛЮМИНИДА ТИТАНА

2026-03-26T10:19:13+02:00

Представлены результаты измерений характеристик полученного свободным спеканием композиционного керамического материала AlN–Y₂O₃–2,5% TaC–7,5% TiAl₃. Определены особенности его микроструктуры, величина коэффициента теплопроводности при комнатной температуре, а также удельное электрическое сопротивление в интервале температур 300–700 К. Проанализирована перспективность применения полученного материала при повышенной температуре в деталях приборов экстремальной электроники.

ВИКОРИСТАННЯ ШТУЧНИХ НЕЙРОННИХ МЕРЕЖ ДЛЯ ОЦІНКИ ПРАЦЕЗДАТНОСТІ РІЗАЛЬНИХ ІНСТРУМЕНТІВ ІЗ ПКНБ

2026-03-26T10:19:13+02:00

Представлено методику та результати дослідження складових сил різання та вібрацій під час чистового точіння загартованої сталі ШХ15 (HRC 50…60). Для встановлення зв’язку складових сил різання з вібраціями використовували підхід, який базується на побудові моделей, що враховують різноманітні невизначеності. Для цього застосували розроблену на мові Python та Google Colab штучну нейронну мережу (ШНМ). Досліджували різці з різальними вставками з 5-ти видів полікристалічних матеріалів на основі кубічного нітриду бору. Розроблена нейронна мережа мала складну архітектуру, яка включала шість прихованих шарів. Кількість нейронів у цих шарах варіювалася від 32 до 256. Середня відносна похибка при використанні ШНМ була не більше 12%, що дозволяє використовувати ШНМ в дослідженнях працездатності різальних інструментів з ПКНБ. Результати дослідження відкривають нові перспективи подальшого розвитку адаптивних систем керування верстатами на основі контролю вібрацій в процесі механічної обробки.

Стойкость режущего инструмента, оснащенного композитами с высоким содержанием cBN, при точении закаленной стали с ударной нагрузкой

2026-03-26T10:19:13+02:00

В статье исследована работоспособность режущего инструмента, оснащенного поликристаллическими композитами на основе кубического нитрида бора (PcBN) с высоким содержанием cBN (до 97%), при точении закаленной стали ХВГ при ударной нагрузке. Проведены экспериментальные исследования влияния геометрических параметров инструмента, в частности угла наклона режущей кромки (λ = 0–50°), на характер износа инструмента, стабильность процесса резки и качество обработанной поверхности. Установлено, что использование инструментов с λ = 40° обеспечивает высокую устойчивость (до 50–60 мин) и позволяет осуществлять эффективную обработку при повышенных подачах (S = 0,40–0,65 мм/об). Полученные результаты подтверждают целесообразность применения инструмента из PcBN косоугольной конструкции для высокопроизводительного точения закаленных железоуглеродных сплавов в условиях динамической нагрузки.

ДЕЯКІ ОСОБЛИВОСТІ ОБРОБКИ ВИСОКОМІЦНИХ ТИТАНОВИХ СПЛАВІВ ХОЛОДНИМ ПЛАСТИЧНИМ ДЕФОРМУВАННЯМ

2026-03-26T10:19:13+02:00

Метою цієї роботи є розробка методу зменшення схильності до схоплювання оброблюваної поверхні виробів з високоміцних титанових сплавів з твердосплавним інструментом при обробці холодним пластичним деформуванням в умовах високих нормальних та дотичних контактних напружень, а саме, за технологічною схемою деформуючого протягування.

У дослідженні використовували методи тензометрії та профілометрії. Застосовували технології азотування у тліючому розряді та термодифузійного азотування.

Показано, що модифікування оброблюваної поверхні деталей азотуванням дозволяє виконувати сім циклів деформування при контактному тиску до 4 ГПа без схоплювання. При цьому шорсткість обробленої поверхні зменшується у 2-5 разів.

Отримані результати можуть бути застосовані у подальших дослідженнях, спрямованих на розробку високопродуктивних технологій фінішної обробки внутрішніх поверхонь трубчастих виробів з високоміцних титанових сплавів. Конкретно вони можуть лягти в основу технологій фінішної обробки корпусів авіаційних гідроциліндрів та інших виробів в тому числі спеціального призначення.

Оригінальність підходу полягає у використанні азотування оброблюваної поверхні виробів не для підвищення їх поверхневої міцності, а для надання їм антифрикційних властивостей, що забезпечують необхідний рівень їх стійкості проти схоплювання з інструментом в ході операцій деформуючого протягування.

МОДЕРНІЗОВАНА УСТАНОВКА ВУ 700 ДЛЯ НАПИЛЕННЯ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ВАКУУМНИХ ПОКРИТТІВ

2026-03-26T10:19:13+02:00

Проведена модернізація вакуумної установки ВУ 700 для нанесення функціональних покриттів, у тому числі багатошарових та багатокомпонентних, з використанням системи мікроелектродугового розпилення, що включає три лінійні дуготрони та лінійний магнетрон. Установка оснащена обладнанням для проведення катодно-іонного бомбардування поверхонь виробів перед нанесенням покриття та подачі відповідного потенціалу зміщення при напилені покриття. Чотири катоди установки дозволяють отримувати покриття широкого спектру, як простих одношарових, так і багатошарових та багатокомпонентних. Показники роботи модернізованої установки розглядалися при формування покриття з титану та багатокомпонентного жаростійкого сплаву. Для умов використання лінійного дуготрону з титану встановлено діапазон напруг зміщення щільність іонного току та показано вплив цієї напруги на імовірність виникнення мікродугових розрядів на поверхні виробу та її ерозію, запропоновано використання імпульсного ВЧ блоку зміщення. Для умов використання катоду зі сплаву NiCrAlY визначено оптимальну величину току дуги (90–120 А) та досліджено швидкість сканування катодного п’ятна при використанні встановленого обладнання.

АДАПТИВНЫЕ АБРАЗИВНЫЕ КОМПОЗИТЫ НА ФТАЛОНИТРИЛЬНОЙ СВЯЗКЕ

2026-03-26T10:19:13+02:00

Запропоновано підхід до синтезу композитів, здатних до адаптивної поведінки в контактній зоні за механізмом зворотної зміни густини прищеплення функціональних груп полімерного зв’язуючого до поверхні частинок наповнювача. Проведено дослідження впливу технологічних параметрів синтезу та дії зовнішніх чинників, зокрема ультразвукових коливань, на ступінь адсорбційного прищеплення, та, відповідно, на зворотну зміну жорсткості композиту, що забезпечує ефект реакційного армування, або ж адаптацію абразивного композита в процесі його роботи. Показано переваги отриманих адаптивних композитів у порівнянні з традиційними за показниками продуктивності інструмента, його зносостійкості та параметрами, що визначають стан оброблених поверхонь.

Композиционные материалы на основе карбамидо-формальдегидных связующих, модифицированных порошками оксидов

2026-03-26T10:19:13+02:00

Предложен новый подход к получению карбамидо-формальдегидных полимеров, основанный на модификации исходных смол нитрилами органических кислот. Показано, что с увеличением степени наполнения упорядоченность возрастает для всех типов наполнителей. Изучена структура упорядоченных слоев в наполненных системах на основе модифицированных карбамидо-формальдегидных олигомеров и роль таких слоев в процессе утверждения. Установлено, что введение в модифицированное связующее порошков легкоплавкого боратного стекла, электрокорунда и оксида циркония повышает, что позволяет получать композиты с повышенными механическими характеристиками, достаточными для изготовления абразивного инструмента на их основе.

ДОСЛІДЖЕННЯ СТРУКТУРИ ТА ЗНОСОСТІЙКОСТІ МАТЕРІАЛІВ СИСТЕМ SІC – TIC, SІC – VC, ОТРИМАНИХ ЕЛЕКТОІСКРОВИМ СПІКАННЯМ

2026-03-26T10:19:13+02:00

Досліджено вміст вуглецю в вихідних порошках і включеннях карбідів титану та ванадію в композитах SiС–TiС, SiС–VС, отриманих електроіскровим спіканням при температурі 2000^оС, тиску 45 МПа, витримці 30 хв. Встановлено, що вміст вуглецю у включеннях карбіду ванадію в композиті SiC-VC більше, ніж вміст вуглецю в вихідному порошку VC на ~85%. Досліджено вплив вмісту карбідів титану і ванадію на пористість композитів. Встановлено, що пористість композитів зменшується з 30,4% в карбіді кремнію до 0,1% при концентрації карбіду титану в вихідній шихті 40 об.% і до 1,3% при концентрації карбіду ванадію в вихідній шихті 40 об.%. Досліджено вплив вмісту карбідів титану і ванадію на зносостійкість композитів. Встановлено, що при вмісту 40 об.% карбідів титану і ванадію в вихідній шихті в композитах, спечених при 2000^оС, витримці 30 хв., зносостійкість практично однакова і становить 16-17. Зносостійкість композитів SiC-TiC, спечених при 1900, 2000^оС, підвищується при збільшенні витримки до 30 хв. і зменшується при збільшенні витримки до 45 хв. Зносостійкість композитів SiC-VC, спечених при 1900, 2000^оС, підвищується в інтервалі 15-45 хв. витримки.