Сафонова Мария Николаевна - доцент кафедры «Прикладная механика», кандидат технических наук.
677000, Якутск, ул. Кулаковского, 50
Yakutsk
Архангельская Екатерина Афанасьевна - доцент кафедры «Экспертиза, управление и кадастр недвижимости», кандидат технических наук.
677000, Якутск, ул. Кулаковского, 50, каб. 307
Yakutsk
Федотов Андрей Андреевич - старший преподаватель кафедры «Прикладная механика».
677000, Якутск, ул. Кулаковского, 50
Yakutsk
Introduction. Functional properties of diamond powders are determined by a large-scale structural factor since it affects the formation of structurally sensitive mechanical properties — stress limit and yield value. Considering the qualitative correlation between yield value and hardness, it is possible to predict an increase in hardness including highly rigid materials.
Materials and Methods. Physical characteristics of the basic types of fillers that make up the reinforcers are considered, systematized and tabulated. M2-01 tin bronze (20 wt. % tin, 80% copper) was used as a bond. Ultradisperse natural diamond (UDND, 0.5-4 wt. %) was added to it, as well as powders of natural diamond (3/2 pm fraction, 7/5 pm, -40 pm) obtained through processing diamonds at the enterprise of “Sakha Daimond” JSC. The above materials were made on the crushing and screening equipment and shaking tables. The stages of obtaining powders were recorded using the raster electron microscopy. Vibroscreens were applied for the grain-size classification of diamond powders. Physical and mechanical characteristics of the produced samples were tested by standard methods. VLTE-500 electronic fourth-class laboratory balance was used for weighing. Density was determined by MK 0-25 mm micrometer according to GOST 6507-78.
Research Results. Porosity was calculated through the actual and theoretical density. It was found that with a decrease in the filler size, an improvement in the physicomechanical properties of the binder modified with a diamond powder is observed. The best performance was observed in the samples with the UDND filler.
Discussion and Conclusions. As a result of the study, it was recorded that the calculated data differ from the experimental data since they show an increase in the material hardening pro rata to the amount of the diamond particles introduced into the volume. An assumption has been made that the considered hardening model (Orowan model) does not take into account the formation of carbon and the agglomeration of diamonds into larger objects in the matrix volume under an increase in the number of input diamonds. If the UDND particle volume reaches 3%, the carbon con tent in the material increases. As a result, the filler particles are not fully oxidized, thus increasing the number of pores in the material.
Введение. Функциональные свойства алмазных порошков обусловлены масштабным структурным фактором, поскольку он влияет на формирование структурночувствительных механических свойств — пределов прочности и текучести. Учитывая качественную корреляцию между пределом текучести и твердостью, можно прогнозировать повышение твердости, в том числе высокотвердых материалов.
Материалы и методы. Рассмотрены, систематизированы и представлены в виде таблицы физические характеристики основных типов наполнителей, входящих в состав упрочнителей. В качестве связки использована оловяни-стая бронза M2-01 (20 мас. % олова, 80 % меди). В нее добавляли ультрадисперсный природный алмаз (УДПА, 0,5-4 мас. %), а также порошки природного алмаза (фракции 3/2 мкм, 7/5 мкм, -40 мкм), полученные при переработке алмазов на предприятии ОАО «Сахадаймонд». Названные материалы изготавливались на дробильноклассификационном оборудовании и вибростолах. Стадии получения порошков фиксировались с помощью растровой электронной микроскопии. Для классификации алмазных порошков по зернистости применяли вибросита. Физические и механические характеристики изготовленных образцов испытывали по стандартным методикам. Для взвешивания использовали лабораторные электронные весы четвертого класса ВЛТЭ-500. Плотность определяли микрометром МК 0-25 мм по ГОСТ 6507-78. Результаты исследования. Через фактическую и теоретическую плотности рассчитана пористость. Выяснилось, что с уменьшением размера фракции наполнителя наблюдается улучшение физико-механических свойств связки, модифицированной алмазным порошком.
Наилучшие показатели отмечены у образцов с наполнителем из УДПА.
Обсуждение и заключения. В результате проведенного исследования отмечено, что расчетные данные отличаются от экспериментальных, т. к. показывают увеличение упрочнения материала пропорционально количеству вводимых в объем частиц алмаза. Выдвинуто предположение, то рассмотренная модель упрочнения (модель Орована) не учитывает образование углерода и агломерацию алмазов в более крупные объекты в объеме матрицы при повышении количества вводимых алмазов. Если объем частиц УДПА достигает 3 %, в материале растет содержание углерода. В результате частицы наполнителя полностью не окисляются, тем самым увеличивая количество пор в материале.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.