Influence of the defects degree in structure isotropic pyrolytic carbon on its hardness and wear rate

V. A. Khorev; V. I. Rumyantsev; A. S. Osmakov; M. I. Tenevich; V. N. Fishchev; N. V. Zakharova

doi:10.17073/1683-4518-2024-3-31-36

Influence of the defects degree in structure isotropic pyrolytic carbon on its hardness and wear rate

V. A. Khorev, V. I. Rumyantsev, A. S. Osmakov, M. I. Tenevich, V. N. Fishchev, N. V. Zakharova

https://doi.org/10.17073/1683-4518-2024-3-31-36

Full Text:

Abstract

Increasing the efficiency of friction units of modern power machines and aggregates is achieved by selecting special materials. One of the materials capable of operating under extreme friction conditions is isotropic pyrolytic carbon (IPC). The applicability of Raman spectroscopy to assess the defects degree of the structure and nature of defects in isotropic pyrolytic carbon is shown. Based on the analysis of Raman scattering spectra, it has been suggested that the sp3- carbon nanoclusters exist in the structure of the IPC. Based on a comparison of the regression dependences of the wear rate on the density and defects degree of the structure of isotropic pyrolytic carbon, it is shown that increased wear resistance of the material is achieved at a density above 2,1 g/cm3. Ill. 8. Ref. 16. Tab. 2.

Keywords

isotropic pyrolytic carbon (IPC), hardness, wear rate, Raman spectroscopy, nanoclusters, sp3-hybridized carbon,

About the Authors

V. A. Khorev

ООО «Вириал»
Russian Federation

V. I. Rumyantsev

ООО «Вириал»
Russian Federation

A. S. Osmakov

ООО «Вириал»
Russian Federation

M. I. Tenevich

ФГБУН «Физико-технический институт имени А. Ф. Иоффе РАН»
Russian Federation

V. N. Fishchev

ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)»
Russian Federation

N. V. Zakharova

References

1. Хорев, В. А. Взаимосвязь твердости и скорости изнашивания со степенью дефектности структуры изотропного пиролитического углерода : тез. докл. Международной конференции огнеупорщиков и металлургов (18‒19 мая 2023 г., Москва) / В. А. Хорев, Н. В. Захарова, В. Н. Фищев // Новые огнеупоры. ― 2023. ― № 5. ― С. 44. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2023-5-3-49.

2. Островский, В. С. Искусственный графит / В. С. Островский, Ю. С. Виргильев, В. И. Костиков, Н. Н. Шипков. ― М. : Металлургия, 1986. ― 272 с.

3. Осмаков, А. С. Структура пироуглеродных материалов и ее связь с условиями осаждения : дис. … канд. техн. наук / Осмаков Андрей Сергеевич. ― Л., 1989. ― 146 с.

4. Осмаков, А. С. Изотропный пироуглерод ― материал для контактных уплотнительных систем газотурбинных двигателей (ГТД) и газотурбинных установок (ГТУ) / А. С. Осмаков, О. В. Авдеев, Л. Н. Кочерга [и др.] // Сборник докладов симпозиума в рамках научно-технического конгресса «Международный форум двигателестроения», 2014. ― С. 4.

5. Силаев, В. И. Опыт исследований природных углеродистых веществ и некоторых их синтетических аналогов / В. И. Силаев, В. П. Лютоев, В. А. Петровский, А. Ф. Хазин // Мінералогічний журнал. ― 2013. ― № 35, № 3. ― С. 33‒47.

6. Букалов, С. С. Исследование строения графитов и некоторых других sp2 углеродных материалов методами микроспектроскопии КР и рентгеновской дифрактометрии / С. С. Букалов, Л. А. Михалицын, Я. В. Зубавичус [и др.] // Российский химический журнал. ― 2006. ― Т. 50, № 1. ― С. 83‒91.

7. Casiraghi, С. Bonding in hydrogenated diamondlike carbon by Raman spectroscopy / C. Casiraghi, F. Piazza, A. C. Ferrari [et al.] // Diamond Rel. Mater. ― 2005. ― Vol. 14. ― P. 1098‒1102. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.72.085401.

8. Pimenta, M. A. Studying disorder in graphitebased systems by Raman spectroscopy / M. A. Pimenta, G. Dresselhaus, M. S. Dresselhaus [et al.] // Physical Сhemistry Сhemical Рhysics. ― 2007. ― Vol. 9, № 11. ― С. 1276‒1290. DOI: 10.1039/b613962k.

9. Eckmann, A. Probing the nature of defects in graphene by raman spectroscopy / A. Eckmann, A. Felten, A. Mishchenko [et al.] // Nano Letters. ― 2012. ― Vol. 12, № 8. ― Р. 3925‒3930. DOI: 10.1021/nl300901a.

10. Zickler G. A. A reconsideration of the relationship between the crystallite size La of carbons determined by X-ray diffraction and Raman spectroscopy / G. A.Zickler, B. Smarsly, N. Gierlinger [et al.] // Carbon. ― 2006. ― Vol. 44, № 15. ― P. 3239‒3246. DOI: 10.1016/j. carbon.2006.06.029.

11. Maslova, O. A. Determination of crystallite size in polished graphitized carbon by Raman spectroscopy / O. A. Maslova, M. R. Ammar, G. Guimbertiere [et al.] // Physical review B. ― 2012. ― Vol. 86, № 13. ― Article 134205. DOI: 10.1103/PhysRevB.86.134205.

12. Курдюмов, А. В. Об электронографическом дисперсионном анализе графитных материалов с частично трехмерно упорядоченной структурой / А. В. Курдюмов, А. Н. Пилянкевич // Журнал структурной химии. ― 1968. ― Т. 9, № 5. ― С. 858‒862.

13. Khorev, V. A. Tribological properties of pyrolytic carbon in high-speed tests / V. A. Khorev, V. I. Rumyantsev, G. A. Ponomarenko [et al.] // Refract. Ind. Ceram. ― 2020. ― Vol. 61, № 1. ― Р. 68‒72. https://doi.org/10.1007/s11148-020-00432-0.

14. Нагорный, В. Г. Конструкционные углеродные материалы / В. Г. Нагорный. ― M. : Металлургия, 1985. ― С. 68.

15. Ахназарова, С. Л. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии : уч. пособие для химико-технологических специальностей вузов / С. Л. Ахназарова, В. В. Кафаров ; 2-е изд., перераб. и доп. ― М. : Высшая школа, 1985. ― 327 с.

16. Федосеев, Д. В. Кристаллизация алмаза / Д. В. Федосеев. ― М. : Наука, 1984. ― 136 с.

Supplementary files

For citation: Khorev V.A., Rumyantsev V.I., Osmakov A.S., Tenevich M.I., Fishchev V.N., Zakharova N.V. Influence of the defects degree in structure isotropic pyrolytic carbon on its hardness and wear rate. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2024;(3):31-36. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2024-3-31-36

Refbacks

There are currently no refbacks.

ISSN 1683-4518 (Print)

Username
Password