МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТИ ПОВЕРХНЕВОГО ШАРУ КОМПОЗИТІВ НА ОСНОВІ КУБІЧНОГО НІТРИДУ БОРУ АВТОМАТИЗАЦІЯ РОБОТИ

Сергій Клименко; Вадим Закієв; Андрій Манохін; Юрій Мельнійчук; Марина Копєйкіна; Сергій Клименко; Анатолій Чумак; Сергій Рябченко; Сергій Клименко; Вадим Закієв; Андрій Манохін; Юрій Мельнійчук; Марина Копєйкіна; Сергій Клименко; Анатолій Чумак; Сергій Рябченко

doi:10.30888/2663-5712.2025-33-01-069

Автор(и)

Сергій Клименко Інститут надтвердих матеріалів НАН України https://orcid.org/0000-0003-1464-3771
Вадим Закієв Інститут надтвердих матеріалів НАН України
Андрій Манохін Інститут надтвердих матеріалів НАН України https://orcid.org/0000-0003-1479-8482
Юрій Мельнійчук Інститут надтвердих матеріалів НАН України https://orcid.org/0000-0002-5982-8983
Марина Копєйкіна Інститут надтвердих матеріалів НАН України https://orcid.org/0000-0002-5956-5503
Сергій Клименко Інститут надтвердих матеріалів НАН України https://orcid.org/0000-0002-7913-5519
Анатолій Чумак Інститут надтвердих матеріалів НАН України https://orcid.org/0000-0001-9054-3196
Сергій Рябченко Інститут надтвердих матеріалів НАН України

DOI:

https://doi.org/10.30888/2663-5712.2025-33-01-069

Ключові слова:

надтверді композити, кубічний нітрид бору (cBN), поверхневий шар, механічні властивості, скретч-тестування, склерометрія, трибо-спектральний аналіз, деформаційно-спектральний аналіз, мікротвердість, зносостійкість.

Анотація

У роботі представлено результати дослідження механічних властивостей поверхневого шару надтвердих композитів на основі кубічного нітриду бору (cBN), що використовуються в різальних інструментах для роботи в умовах високих термобаричних навантажень. Показа

Посилання

Shen Z. et al. Review of indentation size effect in crystalline materials: Progress, challenges and opportunities. J. of Mat. Res. and Technol. 2024. Vol. 31. P. 117–132. DOI: 10.1016/j.jmrt.2024.06.071

Oliver W.C., Pharr G.M. Nanoindentation in materials research: Past, present, and future. MRS Bull. 2010. Vol. 35, no. 11. P. 897–907. DOI: 10.1557/mrs2010.717.

Harsono E., Swaddiwudhipong S., Liu Z.S. The effect of friction on indentation test results. Model. and Simulat. in Mat. Sci. and Eng. 2008. Vol. 16, no. 6. P. 065001. DOI: 10.1088/0965-0393/16/6/065001.

Mendas M. et al. Microhardness model based on geometrically necessary dislocations for heterogeneous material. J. of Mat. Res. and Technol. 2021. 15, 2792–2801. DOI: 10.1016/j.jmrt.2021.09.093.

Abu Al-Rub R.K. Prediction of micro and nanoindentation size effect from conical or pyramidal indentation. Mech. of Mat. 2007. Vol. 39, no. 8. P. 787–802. DOI: 10.1016/j.mechmat.2007.02.001.

Sun S. et al. Scratching force and material removal mechanism of 2.5D SiO2f/SiO2 composites under single-abrasive scratch test. J. of Manufact. Proc. 2025. Vol. 153. P. 16–28. DOI: 10.1016/j.jmapro.2025.08.058.

Storchak M., Zakiev I., Zakiev V., Manokhin A. Coatings strength evaluation of cutting inserts using advanced multi-pass scratch method. Measurement. – 2022. – Vol. 191. 110745. DOI: 10.1016 / j. measurement. 2022.110745.

Storchak M. Mechanical Characteristics Generation in the Workpiece Subsurface Layers through Cutting. Crystals. 2023. Vol. 13, no. 5. P. 761. DOI: 10.3390/cryst13050761.

Guo J. et al. Recent progress of residual stress measurement methods: A review / Chin. J. of Aeronaut. 2019. DOI: 10.1016/j.cja.2019.10.010.

Dean J., Aldrich-Smith G., Clyne T.W. Use of nanoindentation to measure residual stresses in surface layers. Acta Mat. 2011. Vol. 59, no. 7. P. 2749–2761. DOI: 10.1016/j.actamat.2011.01.014.

Alaboodi A.S., Hussain Z. Finite element modeling of nano-indentation technique to characterize thin film coatings. J. of King Saud University – Eng. Sci. 2019. Vol. 31, no. 1. P. 61–69. DOI: 10.1016/j.jksues.2017.02.001.

Khan M.K. et al. A combined experimental and finite element approach for determining mechanical properties of aluminium alloys by nanoindentation. Computat. Mat. Sci. 2010. Vol. 49, no. 4. P. 751–760. DOI: 10.1016/j.commatsci.2010.06.018.

Zaporozhets V.V. Dynamic characteristics of the strength of surface layers and their evaluation. Frict. and wear. – 1980. – Vol. 1. – № 4. – P.602–609.

Lyashko V.A., Potemkin M.M., Klimenko S.A. Comparative durability of materials in wear. Wear. 1998. vol. 216. P. 239–243.

Клименко С.А., Мельнійчук Ю.О, Встовський Г.В. Фрактальна параметризація структури матеріалів, їх оброблюваність різанням та зносостійкість різального інструменту. Київ : ІНМ. 2009. 172 с.

References.

Shen Z. et al. (2024). Review of indentation size effect in crystalline materials: Progress, challenges and opportunities. J. of Mat. Res. and Technol. Vol. 31. P. 117–132. DOI: 10.1016/j.jmrt.2024.06.071

Oliver W.C. (2010). Pharr G.M. Nanoindentation in materials research: Past, present, and future. MRS Bull. Vol. 35, no. 11. P. 897–907. DOI: 10.1557/mrs2010.717.

Harsono E., Swaddiwudhipong S., Liu Z.S. (2008). The effect of friction on indentation test results. Model. and Simulat. in Mat. Sci. and Eng. Vol. 16, no. 6. P. 065001. DOI: 10.1088/0965-0393/16/6/065001.

Mendas M. et al. (2021). Microhardness model based on geometrically necessary dislocations for heterogeneous material. J. of Mat. Res. and Technol. 15, 2792–2801. DOI: 10.1016/j.jmrt.2021.09.093.

Abu Al-Rub R.K. (2007). Prediction of micro and nanoindentation size effect from conical or pyramidal indentation. Mech. of Mat. Vol. 39, no. 8. P. 787–802. DOI: 10.1016/j.mechmat.2007.02.001.

Sun S. et al. (2025). Scratching force and material removal mechanism of 2.5D SiO2f/SiO2 composites under single-abrasive scratch test. J. of Manufact. Proc. Vol. 153. P. 16–28. DOI: 10.1016/j.jmapro.2025.08.058.

Storchak M., Zakiev I., Zakiev V., Manokhin A. (2022). Coatings strength evaluation of cutting inserts using advanced multi-pass scratch method. Measurement. Vol. 191. 110745. DOI: 10.1016 / j. measurement. 2022.110745.

Storchak M. (2023). Mechanical Characteristics Generation in the Workpiece Subsurface Layers through Cutting. Crystals. Vol. 13, no. 5. P. 761. DOI: 10.3390/cryst13050761.

Guo J. et al. (2019). Recent progress of residual stress measurement methods: A review / Chin. J. of Aeronaut. DOI: 10.1016/j.cja.2019.10.010.

Dean J., Aldrich-Smith G., Clyne T.W. (2011). Use of nanoindentation to measure residual stresses in surface layers. Acta Mat. Vol. 59, no. 7. P. 2749–2761. DOI: 10.1016/j.actamat.2011.01.014.

Alaboodi A.S., Hussain Z. (2019). Finite element modeling of nano-indentation technique to characterize thin film coatings. J. of King Saud University – Eng. Sci. Vol. 31, no. 1. P. 61–69. DOI: 10.1016/j.jksues.2017.02.001.

Khan M.K. et al. (2010). A combined experimental and finite element approach for determining mechanical properties of aluminium alloys by nanoindentation. Computat. Mat. Sci. Vol. 49, no. 4. P. 751–760. DOI: 10.1016/j.commatsci.2010.06.018.

Zaporozhets V.V. (1980). Dynamic characteristics of the strength of surface layers and their evaluation. Frict. and wear. Vol. 1, № 4. P.602–609.

Lyashko V.A., Potemkin M.M., Klimenko S.A. (1998). Comparative durability of materials in wear. Wear. Vol. 216. P. 239–243.

Klymenko S.A., Melniychuk Yu.O., Vstovsky G.V. Fractal parameterization of material structures, their machinability, and cutting tool wear resistance. Kyiv. INM, 2009. 172 p.