纯PCBN高压烧结行为与工艺规律

采用粒度为10μm的纯cBN微粉在不同的高压烧结工艺参数(烧结压力、温度和时间)下制备了纯聚晶立方氮化硼(PCBN)烧结体。利用扫描电镜观察了PCBN烧结体的微结构,并测试了其耐磨性和抗压强度,进而讨论了压力、温度和烧结时间对纯PCBN烧结体性能的影响规律。结果表明:对纯PCBN烧结体性能影响最大的因素是烧结压力,其次是烧结温度和时间;在本实验条件下,当压力为9GPa、温度为1 700℃和烧结时间为240s时,高压烧结得到的纯PCBN烧结体样品性能最优,其磨耗比为10 200,抗压强度为2.52GPa。

新型组装方式烧结纯PcBN材料

为降低合成纯PcBN的温度和压力条件,改进合成腔体内的组装方式:使用横截面积更小的高导电型石墨管,采用双加热管设计和填充大尺寸的白云石。采用新型组装方式,在高温超高压条件下用粒度尺寸为10μm的cBN的微粉合成出纯聚晶立方氮化硼(PcBN)烧结体。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对烧结体的微观形貌和物相进行分析,同时测试烧结体的致密性、显微硬度以及抗压强度。结果表明:采用新型组装方式可在相对较低的烧结温度下得到性能良好的纯PcBN样品。在压力为7.5 GPa,温度为1700℃下烧结得到的纯PcBN的组织结构致密度最好,其硬度达到了3992.7 Hv,高于传统PcBN材料的硬度,且样品中形成大量的cBN–cBN颗粒间键合,有效提升了烧结体的综合性能。

纯PcBN陶瓷材料烧结工艺对内部孔隙的影响

纯PcBN是新型金属切削刀具材料。通过煮沸称重法得到了高温高压烧结的纯PcBN陶瓷的显孔隙率,使用imageJ2x软件计算纯PcBN陶瓷的分型维数。结果表明,在1700℃、5.8 GPa下,使用15~25μm粒度的cBN粉末烧结得到的纯PcBN孔隙最少;温度降低、压力降低以及降低原料粒度均会导致纯PcBN孔隙增加。在未发生cBN相变的情况下,材料孔隙率的直接因素为原料粒度、塑性变形量和微粉破裂量。