碳纳米管对混合粒径PcBN复合材料性能的影响

为提高高温高压制备的聚晶立方氮化硼(PcBN)复合材料的性能,以颗粒尺寸分别为0~0.5μm和0.5~1.0μm的混合粒径立方氮化硼(cBN)为原材料,Al-Ti-Al_(2)O_(3)为结合剂,加入不同质量分数的碳纳米管,在高温高压条件下烧结制备PcBN复合材料,研究碳纳米管质量分数对PcBN复合材料结构和性能的影响。结果表明:添加碳纳米管后,PcBN和碳纳米管间没有发生化学反应,碳纳米管以增强体的形式存在于复合材料内部;复合材料较致密,碳纳米管的添加使PcBN的相对密度先增大后减小。当碳纳米管添加质量分数为1.5%时,PcBN的相对密度有最大值97.9%,同时PcBN有最大的显微硬度和断裂韧性,分别为3892 HV和6.82 MPa·m^(1/2);当碳纳米管的添加质量分数为1.0%时,PcBN有最大的抗弯强度和磨耗比,分别为584 MPa和6873。碳纳米管拔出和桥连作用提高了PcBN复合材料的力学性能。

PCD/PcBN超硬刀片的刃磨

近几十年,超硬刀片被广泛应用于汽车制造、3C电子等要求刀具寿命长、生产节拍高的领域。这也对超硬刀片的批量化生产提出了更高的要求。本文对超硬刀具及材料特性、制作工艺与特点进行了探究,介绍了超硬刀片刃磨的三种加工方式,尤其对机械磨削方式进行了深入探讨,在中小批量人工刃磨的工艺基础上,创造和研发了自动化无人值守生产所需的刃磨工艺及算法,并融入其自动化机床产品当中。

屏蔽杯材质对高cBN含量PcBN复合片的影响

通过改变高cBN含量PcBN复合片屏蔽杯的材质(锆杯、钼杯和铌杯),在合成温度为1400℃~1500℃、压力5~5.5 GPa和烧结时间20~25 min条件下烧结成型。经后加工平面磨及外圆磨后,对比不同屏蔽杯材质对合成得到复合片的缺陷及抗冲击韧性所带来的变化。试验结果表明,针对高cBN含量PcBN复合片的合成,应选择熔点更高的钼和铌作为屏蔽材料,既避免高温对复合片边缘过烧,拓宽合成区域,提高合成稳定性和抗冲击韧性,又降低制刀过程中聚晶层开裂现象,显著提高产品成品率和客户满意度。

不同粘结剂组分PcBN复合片微观组织和相分析

为阐明不同粘结剂组分对PcBN复合片微观组织和相态的影响及其作用机理,通过将立方氮化硼(cBN)与不同组分的TiC、Al、Co等进行共混并球磨细化,在高温(1450℃)、高压(5 GPa、5.5 GPa、6 GPa)下烧结制备了聚晶立方氮化硼(PcBN)复合片。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)等对不同质量分数的cBN-TiC-Al-Co烧结体的微观组织、各组分元素的分布及物相构成进行了分析表征。研究结果表明:cBN与Al在高温高压下反应生成了AlN、AlB2、AlB12等新物相,与Ti、Co在高温高压下反应成了TiN、TiB2、CoN、Co2B等新物相。

聚晶立方氮化硼(PCBN)的制备及应用研究进展

本文通过CBN与其他刀具材料的对比,指出PCBN的高硬度、高耐磨性和高热稳定性的特点。文献表明有结合剂的PCBN正朝着高断裂韧性、高耐磨性方向发展,同时尺寸越来越大,结合剂体系以金属陶瓷为主,其中陶瓷组分包括TiN、AlN、Si_3N_4、TiC等,金属有Co、Ti、Al等。无结合剂的纯PCBN和表面镀覆PCBN也正在积极研究中,高纯PCBN具有与纯CBN接近的力学性质。根据加工材料的成分和微观结构决定PCBN刀具的应用,努力使切割工具和工具材料标准化。

PCBN刀具高速切削镍基高温合金GH4169的有限元模拟

采用PCBN刀具对镍基高温合金GH4169进行了高速切削试验,通过正交试验分析了切削速度、切削深度、进给量对切削力的影响规律,在试验基础上利用多元线性回归分析基于最小二乘法建立了切削力的预测模型;基于Deform-3D软件建立了高速切削的有限元模型,对切削过程进行有限元模拟,得到了切削力、切削温度和应力场的分布;以切削力为指标对有限元模型进行了验证。结果表明:切削力随切削速度的增大而先增大后减小,随切削深度、进给量的增加而增大;回归分析显著性检验结果证明所建立的模型能对切削力进行有效预测,三向切削力模拟的综合平均偏差小于15%,验证了有限元模型的正确性和有效性。

碳氮化钛对PcBN复合片性能的影响

本文主要研究了金属结合剂PcBN复合片中加入少量的碳氮化钛对其性能的影响。利用X射线衍射、扫描电镜、金相显微镜等分析技术对合成的PcBN试样的微观结构组织进行分析。研究结果表明:通过改变碳氮化钛的添加量可以提高PcBN复合片的磨耗比以及抗弯强度;XRD的分析结果显示在烧结过程中有新的物相生成;金相分析的结果表明PcBN的黏结相分布比较均匀;扫描电镜的分析结果表明PcBN与结合剂结合的比较牢固,PcBN的烧结情况良好。

PCBN刀具切削淬硬钢时倒棱参数对切削过程的影响

研究了聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具切削淬硬钢GCr15时,倒棱刃口几何参数(倒棱宽度和倒棱角度)变化对切削力、切削温度和锯齿形切屑形态的影响规律。结果表明:随着倒棱宽度的增大,主切削力、径向力和切削温度逐渐增大,但倒棱宽度对切屑锯齿化程度影响并不明显;随着倒棱角度的增大,主切削力、径向力和切削温度随之增大,径向力增加尤为显著,倒棱角为20°时,切屑锯齿化程度最低。

Si_3N_4-Ni系结合剂聚晶立方氮化硼(PcBN)性能及刀具应用研究

本文研究了Si3N4-Ni系结合剂掺杂合成的PcBN的维氏硬度、抗弯强度、磨耗比、抗冲击韧性、车削性能与结合剂以及各掺杂物相对含量等的关系。采用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等仪器设备对PcBN试样进行了微观组织结构和物相分析。分析表明,添加镍粉可有效提高PcBN的硬度和耐磨性,PcBN的烧结情况良好;结合剂对cBN高温润湿情况良好;有新的物相生成。氮化硅的存在添加镀镍氮化硅晶须使PcBN的抗冲击韧性和抗弯强度得到提高;被加工工件的表面粗糙度达到了0.8μm。

PCBN刀具硬态切削淬硬轴承钢GCr15表面粗糙度试验与预测

对典型淬硬轴承钢GCr15进行了不同切削用量和不同PCBN刀具几何参数条件下的表面粗糙度切削试验。试验分析表明,进给量和刀尖圆弧半径是影响表面粗糙度的主要因素,背吃刀量对表面粗糙度影响较小,但背吃刀量和切削速度的交互作用对粗糙度有显著影响。运用反应曲面法(RSM)建立了硬态切削表面粗糙度预测模型,通过试验验证了预测模型的准确性。

不同组分CBN-TiC-Al材料对PCBN性能的影响

研究了黏结剂中TiC与Al体积分数的比值变化对聚晶立方氮化硼(PCBN)的烧结行为及相关性能的影响,从而得出较佳的配比方案。选择CBN、TiC及Al粉末按设计方案配、混料,在1×10-3Pa/850℃真空炉内处理3 h后,高温高压下烧结PCBN复合片。通过对PCBN硬度与微观形貌的分析,发现硬度随TiC/Al比例的减小而先增后减,烧结体微观形貌均匀一致,各物相呈相应变化。连续与断续切削实验表明:当TiC∶Al为1∶1时的S3号刀片具有比较优异的耐磨损及抗冲击性能。对于CBN-TiC-Al烧结体,TiC/Al体积分数比值宜选为1∶1。

PCD、PCBN复合片的电火花线切割加工质量

选取几种典型的PCD、PCBN复合片,在慢走丝电火花线切割机床上对其进行了多次加工工艺试验;运用三维表面轮廓仪、超景深三维显微镜对线切割加工后的表面粗糙度、富钴界面层加工质量、刃口加工质量等进行测量。结果表明:超硬颗粒直径大小及含量对加工质量影响较大,PCD、PCBN复合片经多次电火花线切割加工,能够得到较好的加工质量;经WEDM加工后的PCD复合片刃磨量可控制在4～15μm左右,PCBN复合片BNX20刃磨量可控制在10μm以内,而BZN6000则需较大的刃磨量。

TiC含量对PCBN微观组织与力学性能的影响

以TiC作为陶瓷结合剂,采用高温高压真空烧结技术研究了TiC含量对PCBN微观组织结构及力学性能的影响。结果表明:在烧结过程中,CBN与结合剂中的TiC、Al发生了反应,生成了新的物相。生成的TiB_2、AlB_(12)、TiN为硬质相,对PCBN烧结体的硬度和耐磨性有一定的提高作用,生成的AlN、AlB_2对其抗冲击性能和导热性有很大帮助。当TiC、Al、Co质量分数分别为10%、10%、5%时,烧结体的致密性和硬度最优。

Si_3N_4晶须结合剂合成PCBN微观组织结构的研究

本文以Si3N4晶须为结合剂,高温高压下合成了聚晶立方氮化硼,烧结压力为5～7GPa,温度为1400～1500℃,选用了石墨管+NaCl管+钼杯组装方式。采用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等仪器设备研究了产品PCBN的组织结构。金相显微镜结果表明,PCBN的表面组织比较均匀。扫描电镜结果表明,PCBN的烧结情况良好,结合剂对CBN高温润湿情况良好。X射线衍射结果表明,有新的物相生成。

PCBN硬态切削粉末冶金气门座圈的试验研究

为了提高粉末冶金气门座圈实际加工中的加工表面质量和刀具寿命,需要研究聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具硬态切削时切削参数对切削力的影响规律。文章通过正交试验设计,建立了PCBN刀具硬态切削粉末冶金气门座圈切削力的经验公式,并研究了切削用量对切削力的影响。试验结果表明:PCBN刀具硬态切削粉末冶金气门座圈时,刀尖圆弧半径和负倒棱导致径向力相对较大;切削参数中切削深度和进给量对切削力的影响较大,切削速度的影响相对较小;切削V581过程中,主切削力随着切削速度的增加而有所下降;实际加工中应选用较小的切削深度和进给量、较高的切削速度,以提高加工表面质量和刀具寿命。

PcBN材料及其刀具研究进展

介绍了PcBN材料及其刀具的发展史,给出了制备PcBN的工艺流程及关键技术。通过大量实验数据总结出,作为合成PcBN的基本原料,cBN具有高的硬度和化学惰性。但高的化学惰性阻碍了晶格间的良好烧结,即cBN与cBN晶粒直接键合是十分困难的。分析了不同结合剂对制备PcBN的影响,介绍了金属结合剂及陶瓷结合剂对PcBN性能的影响,如:Al、B、AlN、TiN和WC等。最后对PcBN材料的发展作了展望。

PCBN刀具干湿切削淬硬钢对比试验研究

通过PCBN刀具干、湿切削淬硬轴承钢GCr15对比试验,对两种条件下的切削力随刀具磨损的变化、刀具寿命及被加工工件表面粗糙度进行了对比。试验表明:干切削状态下金属软化效应占主导地位,湿切削可获得更好的表面粗糙度,切削液在刀具磨损后期开始发挥作用。

不同TiN含量整体式PCBN复合材料微观组织及性能研究

在高温高压烧结条件下以TiN为主要结合剂,加入一定量的Al,研究TiN含量对整体聚晶立方氮化硼(PCBN)复合材料微观组织与力学性能的影响。分别对烧结样品进行物相组成分析、微观结构观测以及体积密度和硬度测试。结果表明:CBN与结合剂TiN、Al反应生成TiB2、AlN,TiN与Al发生反应生成Al3Ti,TiN与反应生成物AlN、TiB2、Al3Ti等构成黏结相均匀分布于CBN晶界周围,牢固地将CBN晶粒黏结在一起,有效地提高了整体PCBN复合材料的结合强度。低含量TiN对整体PCBN的致密度和硬度均有一定程度的提升,在TiN、Al、CBN的质量分数分别为10%、10%、80%时,整体PCBN复合材料的力学性能达到最佳。

PcBN加工淬硬钢刀具材料的研究

介绍了立方氮化硼刀具材料(PcBN)的制备过程,并制备了六种不同配方的样品加工淬硬钢。通过切削实验和性能检测,发现PcBN刀片在加工淬硬钢时cBN浓度起着关键作用,切削同样的路程,低浓度PcBN的后刀面磨损量小。经扫描电镜观察,CoAl合金粉能够提高PcBN烧结刀具材料的致密度。测量耐磨性时,证明用于金刚石复合片PCD性能检测的磨耗比技术指标不适用于PcBN材料的检测。

Co对PcBN复合片的烧结及性能的影响

Co是PcBN常用的金属粘接剂,而PcBN的可烧结性,抗弯强度和寿命是PcBN很重要的性能,文章通过实验研究发现,Co能降低PcBN的合成功率,提高PcBN的烧结性能,能提高PcBN的抗弯强度,但也能降低PcBN的抗高温性和耐磨性。