PcBN复合材料及其用作刀具的发展现状研究

为了更深入地了解聚晶氮化硼复合材料及其用作刀具研究的发展现状,对氮化硼的多样性、聚晶氮化硼复合材料的制备、聚晶氮化硼刀具的发展历程和应用等进行了综述。氮化硼主要有六方氮化硼微晶、六方氮化硼纳米片、立方氮化硼超硬材料、聚晶立方氮化硼。聚晶氮化硼复合材料的合成方式有高压烧结和低压烧结两种,高压烧结已经应用于聚晶立方氮化硼刀具生产,而低压烧结在制备大块体尺寸的聚晶氮化硼复合材料时更有优势,应加快低压烧结技术的研发。

Co/Al金属在聚晶立方氮化硼中的作用及加工适用性

通过正交试验和切削试验相结合的方法,检测聚晶立方氮化硼(PCBN)烧结体的硬度和强度,分析并观察烧结体组元相互熔渗状况以及微观形貌,探索了Co/Al金属对PCBN烧结体的影响以及不同结合剂含量PCBN的加工适应性。试验结果表明:CBN含量和Co含量对PCBN的抗弯强度和硬度影响显著;在刀具材料的选择上,高PCBN浓度的刀具适合加工灰铸铁,低PCBN浓度的刀具适合加工淬硬钢;Co/Al金属能够通过高温高压在PCBN层和硬质合金基体之间进行相互熔渗,导致PCBN层在距硬质合金10~20μm处Co含量达到最大值;PCBN的失效为穿晶断裂方式。

ZrO2对陶瓷结合剂CBN磨具性能的影响

陶瓷结合剂立方氮化硼磨具具有高耐磨性、高切削效率、高耐热性、良好的自锐性以及较长的使用寿命。本文以Na2O-Al2O3-B2O3-SiO2基础玻璃加入ZrO2来制备陶瓷结合剂,研究ZrO2加入量对立方氮化硼磨具性能的影响。结果表明:随着ZrO2含量的增加,结合剂的耐火度提高,高温流动性变差,且ZrO2能够促进玻璃相析晶;当ZrO2的含量为1%时,磨具试条的硬度达到HRB110.6,抗弯强度为68.23MPa,提高了27.9%,同时耐磨性急剧提高,磨耗比提高119%。

镁基触媒合成立方氮化硼的研究

采用金属镁粉与六方氮化硼(HBN)为原料,按质量比1∶1的比例混合均匀后在700℃温度下进行氮化处理,得到氮硼化镁混合物,将其作为触媒和六方氮化硼在高温高压条件下合成立方氮化硼(CBN)。实验结果表明,氮硼化镁与1500℃条件下制备的HBN可合成出单产高、粗颗粒比例高的CBN单晶,其80/100粒度单晶冲击强度(TI值)可达到51.3%。

高压高温烧结PCBN的工艺参数及其切削性能研究

聚晶立方氮化硼有着优异的理化性能,是切削刀具的理想材料。通过高压高温烧结制造工艺,探究PCBN烧结工艺中温度与压力对其性能的影响,并将制备的PCBN刀具进行GCr15淬火钢切削实验。结果表明:压力在4.5~5.5 GPa范围内,PCBN的硬度和抗弯强度随着压力的升高而增加;烧结温度的升高使PCBN的硬度和抗弯强度在前期增加显著,当烧结温度到一定值时,PCBN的硬度和抗弯强度增加幅度平缓;合成温度和压力二者都低的条件下制备的PCBN,切削实验中切削路程较短,且刀具易崩刃失效。