НИТУ «МИСиС», Москва, Россия:

Коссович Е. Л., старший научный сотрудник научно-учебной испытательной лаборатории физикохимии углей, канд. физ.-мат. наук, e.kossovich@misis.ru
Эпштейн С. А., зав. научно-учебной испытательной лабораторией физикохимии углей, д-р техн. наук
Шкуратник В. Л., профессор кафедры ФизГео, д-р техн. наук

ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б. Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия:
Минин М. Г., ассистент кафедры физических методов и приборов контроля качества Физико-технологического института

В статье анализируется ряд методических проблем использования индентирования при работе с образцами углей, таких как сложность реализации специальных требований к подготовке образцов и к условиям проведения экспериментов. Отмечена необходимость выработки новых подходов к интерпретации получаемых при индентировании на разных масштабных уровнях результатов. Решение проанализированных в работе методических проблем позволит получать адекватную информацию о механических свойствах углей, необходимую в том числе для прогноза выбросов угля и газа, оценки изменений качества угольной продукции при ее транспортировке и хранении, изучения факторов, влияющих на концентрацию и размеры пыли, образующейся при различных технологических процессах добычи и переработки углей, и др.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 16-17-10217).

1. Zhu Q. Coal sampling and analysis standards. IEA Clean Coal Centre. 2014. 123 p.
2. Gonzatti C., Celestino T. B., Bortolucci A. A. Determination of in situ uniaxial compressive strength of coal seams based on geophysical data. Bulletin of Engineering Geology and the Environment. 2009. Vol. 68. No. 1. pp. 65–80.
3. Pan J., Meng Z., Hou Q., Ju Y., Cao Y. Coal strength and Young’s modulus related to coal rank, compressional velocity and maceral composition. Journal of Structural Geology. 2013. Vol. 54. pp. 129–135.
4. West R. D., Markevicius G., Malhotra V. M., Hofer S. Variations in the mechanical behavior of Illinois bituminous coals. Fuel. 2012. Vol. 98. pp. 213–217.
5. Gao F., Kang H. Experimental Study on the Residual Strength of Coal Under Low Confinement. Rock Mechanics and Rock Engineering. 2017. Vol. 50. No. 2. pp. 285–296.
6. Khruschchov M. M., Berkovich E. S. Microhardness determined by indentation. Moscow-Leningrad: USSR Academy of Sciences Publisher. 1943. 69 p.
7. Eremin I. V., Babashkin B. G., Gagarin S. G., Korolev Y. M. Division of coals on the fragility and placticity. Coke and Chemistry. 2000. No. 2. pp. 7–13.
8. Musyal S. A. Microhardness and microbrittleness as possible parameters for classifi cation of fossil coals. Petrographic Specific and Properties of Coals. Ed. I. I. Amnosov. Moscow : USSR Academy of Sciences Publisher. 1963. pp. 164–188.
9. GOST 21206–75. Coals and anthracite. Determination method for microhardness and microbrittleness. Moscow : IPK Izdatelstvo standartov, 2000.
10. Kalei G. N. Some results of microhardness test using the depth of impression. Mashinovedenie. 1968. Vol. 4. No. 3. pp. 105–107.
11. Bulychev S. I., Alekhin V. P., Shorshorov M. K., Ternovskij A. P., Shnyrev G. D. Determination of Young modulus by the hardness indentation diagram. Zavodskaya Laboratoriya. 1975. Vol. 41. No. 9. pp. 1137–1140.
12. Wang X., Peng X., Guo Z. An experimental study of the indentation behaviour of Al foam. Engineering Review. 2014. Vol. 34. No. 1. pp. 15–21.
13. Bull S. J. Nanoindentation of coatings. Journal of Physics D: Applied Physics. 2005. Vol. 38. No. 24. pp. R393–R413.
14. Zhu W., Hughes J. J., Bicanic N., Pearce C. J. Nanoindentation mapping of mechanical properties of cement paste and natural rocks. Materials Characterization. 2007. Vol. 58. No. 11-12. pp. 1189– 1198.
15. Palacio M. L. B., Bhushan B. Depth-sensing indentation of nanomaterials and nanostructures. Materials Characterization. 2013. Vol. 78. pp. 1–20.
16. Kossovich E. L., Dobryakova N. N., Epshtein S. A., Belov D. S. Mechanical properties of coal microcomponents under continuous indentation. Journal of Mining Science. 2016. Vol. 52. No 5. pp. 906–912.
17. Epshtein S. A., Borodich F. M., Bull S. J. Evaluation of elastic modulus and hardness of highly inhomogeneous materials by nanoindentation. Applied Physics A: Materials Science and Processing. 2015. Vol. 119. No. 1. pp. 325–335.
18. Manjunath G.L., Nair R. R. Implications of the 3D micro scale coal characteristics along with Raman stress mapping of the scratch tracks. International Journal of Coal Geology. 2015. Vol. 141–142. pp. 13–22.
19. Kožušníková A. Determination of Microhardness and Elastic Modulus of Coal Components by Using Indentation Method. GeoLines. 2009. Vol. 22. pp. 40–43.
20. Oliver C., Pharr M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments. Journal of Materials Research. 1992. Vol. 7. No. 11. pp. 1564–1583.
21. Johnson K. L., Kendall K., Roberts A. D. Surface Energy and the Contact of Elastic Solids. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 1971. Vol. 324. No. 1558. pp. 301–313.
22. Liu X., Dai F., Zhang R., Liu J. Static and dynamic uniaxial compression tests on coal rock considering the bedding directivity. Environmental Earth Sciences. 2015. Vol. 73. No 10. pp. 5933–5949.
23. Szabo T. L. A representative poisson’s ratio for coal. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts. 1981. Vol. 18. No. 6. pp. 531–533.
24. Argatov I. I., Borodich F. M., Epshtein S. A., Kossovich E. L. Contact stiffness depth-sensing indentation: Understanding of material properties of thin films attached to substrates. Mechanics of Materials. 2017. Vol. 114. pp. 172–179.
25. Kossovich E. L., Borodich F. M., Bull S. J., Epshtein S. A. Substrate ef ects and evaluation of elastic moduli of components of inhomogeneous films by nanoindentation. Thin Solid Films. 2016. Vol. 619. pp. 112–119.