Інститут надтвердих матеріалів

Історія відділу

Відділ синтезу і спікання надтвердих матеріалів при екстремальних р, Т параметрах був створений в 1981 році на базі лабораторії №1, основними завданнями якої були синтез алмазу і кубічного нітриду бору, а також створення надтвердих полікристалічних матеріалів на основі алмазу і кубічного нітриду бору. У 1961 році в лабораторії №1 була створена оригінальна технологія отримання синтетичних алмазів. Зусиллями працівників відділу створені десятки різновидів надтвердих матеріалів, розроблені нові конструкції устаткування високих тисків і температур для синтезу надтвердих матеріалів, конкурентоздатних на світовому ринку.

Основні наукові напрями

Встановлення закономірностей кристалізації, твердофазного, рідкофазного і конверсійного спікання матеріалів при високих тисках. Вивчення термодинаміки, кінетики, процесів масоперенесення і структуроутворення матеріалів на основі алмазу, кубічного нітриду бору, карбідів, бориду і нітриду. Розробка технологій створення надтвердих матеріалів при високих тисках.

Завдання відділу

• проведення наукових фундаментальних, пошукових і прикладних досліджень в галузі матеріалознавства надтвердих матеріалів і екстремальних технологій, пов”язаних з високим тиском, вивчення впливу високих тисків на речовину з метою розвитку пріоритетного напрямку науки;
• комплексні наукові дослідження процесів створення нових надтвердих матеріалів, в тому числі наноструктурних, синтезу та спікання алмазу, кубічного нітриду бору та інших надтвердих матеріалів;
• вивчення фазових перетворень і фазових рівноваг в системах з алмазоподібними матеріалами при високих тисках і температурах;
• дослідження структуроутворення та формування підвищених фізико-механічних та хімічних властивостей полікристалічних матеріалів в умовах високого тиску;
• розробка нових композитів на основі алмазу і кубічного нітриду бору з певним рівнем фізико-механічних характеристик;

Співробітники відділу

Виконані проєкти

2023-2024 рр.

№ДР 0123U102772 «Розробка нових надтвердих композиційних матеріалів на основі кубічного нітриду бору для робочих елементів різального інструменту нового покоління». Проєкти, які фінансуються за рахунок зовнішнього інструменту допомоги Європейського Союзу для виконання зобов’язань України у Рамковій програмі Європейського Союзу з наукових досліджень та інновацій “Горизонт 2020”.

2020 − 2023 рр.

№ДР 0120U104975 «Монокристали нітриду галію GaN: отримання під високим тиском, структура, властивості». Конкурс НФДУ «Підтримка досліджень провідних та молодих учених».

2019 − 2021 рр.

№ДР 0119U100582 «Формування структури теплопровідних алмазних полікристалічних композиційних матеріалів при спіканні в НРНТ умовах алмазних порошків з нетрадиційними активуючими добавками та n-шаровими графенами». Замовлення НАН України.  

2019 − 2021 рр.

№ДР  0119U100566 «Побудова діаграми стану системи Fe–Ga–N при тиску 6 ГПа та кристалізація в цій системі нітриду галію». Замовлення НАН України.

2017 – 2021 рр.

№ДР 0117U000386 «Закономірності формування структури та властивостей термостабільних зносостійких матеріалів кубічного BN при конверсійному спіканні та спіканні з багатокомпонентними однофазними зв’язками». Замовлення НАН України.

2016 − 2020 рр.

№ДР 689279 «Нова генерація надтвердих non-CRM матеріалів та перспективи їх використання в процесах механічної обробки, Flintstone 2020». Конкурс  EASME (Європейської Комісії).

2016 – 2018 рр.

№ДР 0115U006572«Формування структури алмазних полікристалічних композиційних матеріалів та алмазно-твердосплавних пластин при взаємодії за високих тисків та температур частинок алмазних порошків з n-шаровим графеном та активуючими добавками різної фізико-хімічної природи». Замовлення НАН України.

Останні публікації

1.       Dub, S.; Lytvyn, P.; Strelchuk, V.; Nikolenko, A.; Stubrov, Y.; Petrusha, I.; Taniguchi, T.; Ivakhnenko, S. Vickers Hardness of Diamond and cBN Single Crystals: AFM Approach. Crystals 2017, 7, 369. https://doi.org/10.3390/cryst7120369

2.      A.S. Osipov, P. Klimczyk, S. Cygan, Yu.A. Melniychuk, I.A. Petrusha, L. Jaworska, A.I. Bykov. Diamond-CaCO3 and diamond-Li2CO3 materials sintered using the HPHT method. Journal of the European Ceramic Society, Volume 37, Issue 7, 2017, Pages 2553-2558.  https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2017.02.028.

3.       Solozhenko V.L., Turkevich V.Z. Phase diagram of the B–BN system at pressures up to 24 GPa: experimental study and thermodynamic analysis. J. Phys. Chem. C, 2018, Vol.122, No 15, pp. 8505–8509. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.8b00102

4.       V. Bushlya, A. Bjerke, V.Z. Turkevich, F. Lenrick, I.A. Petrusha, K.A. Cherednichenko, J.-E. Ståhl. On chemical and diffusional interactions between PCBN and superalloy Inconel 718: Imitational experiments. Journal of the European Ceramic Society. Volume 39, Issue 8, 2019, Pages 2658-2665, https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2019.03.002.

5. Rumiantseva Y.,  Melnichuk, I., Garashchenko, V., Zaporozhets, O., Turkevich, V., Bushlya, V. Influence of cBN content, Al2O3 and Si3N4 additives and their morphology on microstructure, properties, and wear of PCBN with NbN binder. Ceramics International, Volume 46, Issue 14, 2020, https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.05.300.

6. Mike Olsson, Filip Lenrick, Henrik Larsson, Igor Petrusha,Volodymyr Bushlya. Study of wear mechanisms of cemented carbide tools during machining of single-phase niobium. Wear, Volumes 450–451, 2020, 203244, https://doi.org/10.1016/j.wear.2020.203244.

7. V. Bushlya, I. Petrusha, O. Gutnichenko, O. Osipov,V. Turkevich.  Sintering of binderless cubic boron nitride and its modification by β-Si3N4 additive for hard machining applications. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, Volume 86, 2020, 105100, https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2019.105100.

8. Kateryna Slipchenko, Volodymyr Bushlya, Denys Stratiichuk, Igor Petrusha, Antionette Can, Vladimir Turkevich, Filip Lenrick. Multicomponent binders for PcBN performance enhancement in cutting tool applications. Journal of the European Ceramic Society, Volume 42, Issue 11, 2022, Pages 4513-4527, https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2022.04.022.

9. Vynohradova, O.P., Zakora, A.P., Shul’zhenko, A.A. et al.Comparative Evaluation of the Performance of Drill Bits with a Diamond-Containing Matrix and Inserts Made of Diamond-Containing Composites. J. Superhard Mater. 44, 57–61 (2022).   https://doi.org/10.3103/S1063457622010099

10. Porowski S., Sadovyi, B., Karbovnyk I., Gierlotka S., Rzoska S.J., Petrusha I., Stratiichuk D., Turkevich V., Grzegory I. Melting of tetrahedrally bonded semiconductors: “anomaly” of the phase diagram of GaN?  Journal of Crystal Growth, 2019, Vol. 505, pp. 5–9. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2018.09.007.