影响立方氮化硼复合片耐磨性的工艺因素研究

通过大量的实验,对立方氮化硼复合片的工艺因素进行了分析。结果表明:cBN的粒径和原料的真空净化处理是影响立方氮化硼复合片耐磨性的主要工艺因素。选用T i-S i-B作为粘接剂,用细颗粒立方氮化硼在5.0~7.0GPa,1673~1873K的条件下[1],合成出磨耗比大于1∶11000立方氮化硼复合片。     

高压下烧结温度对金刚石复合片耐磨性的影响

文章恒定合成压力,在不同的烧结温度和不同的烧结时间合成金刚石复合片,并测定磨耗比。随后在750℃空气下处理后再测磨耗比。通过检测发现：磨耗比随着烧结温度的升高先增大后减小。不同的烧结时间合成的金刚石复合片也有类似的变化规律。低温下或短时间内合成的复合片高温处理后磨耗比反而增大,而高温或长时间合成的反而减少。因此认为在T4温度下烧结13min是本实验最合理的烧结工艺。对于不完全烧结的金刚石复合片高温处理后磨耗比的增大可能是二次再烧结的原因。     

粉压叶腊石及其焙烧工艺对合成立方氮化硼单晶的影响

研究分析了普通叶腊石、复合叶腊石在立方氮化硼单晶合成过程中的不同效果,以及叶腊石的焙烧工艺对立方氮化硼单晶合成的影响。     

B_6O超硬复合材料的高压烧结

在高温高压（3～5GPa,1500～1900K）下通过＂一步法＂合成了纳米结构B6O超硬复合材料,对合成样品的物理化学性能、微观结构、相组成进行检测。复合材料平均硬度在32GPa,跟立方氮化硼复合片（PcBN）硬度相当。文章对复合材料内部残余应力及断裂韧性进行了分析。对抛光的样品进行了X射线衍射和扫描电镜、透射电镜分析。结果表明在此条件下合成的样品具有较好的烧结特性。     

聚晶立方氮化硼复合片的外圆磨削加工

对聚晶立方氮化硼(PCBN)复合片在无心磨床上进行外围加工的夹具作了设计，对金刚石砂轮的修整方法进行了一些摸索；针对金刚石砂轮磨削聚晶立方氮化硼(PCBN)复合片时出现的非正常现象，提出了相应的对策。     

影响PcBN可加工性的因素

聚晶立方氮化硼复合片作为优异的刀具材料,其可加工性的好坏直接影响着它的推广使用。影响P cBN复合片可加工性的主要因素是粘结剂的种类、粒度和加入量,CBN的粒度,复合片的制造方法,前处理工艺等。文章通过实验,研究了这些因素是如何影响P cBN复合片可加工性的,并对这种影响因素进行了分析。     

硬质合金高压熔渗制备聚晶立方氮化硼复合片

在高温高压条件下（HPHT,5.2GPa,1450℃）,通过硬质合金基体的高压原位熔渗法,制备了质地均匀的Φ15×5mm的聚晶立方氮化硼（PcBN）复合片。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、能谱仪（EDS）等考察了PcBN复合片的组织形貌及物相成分,并对其界面复合机理进行了探讨。实验结果表明,硬质合金（WC-Co）基体中WC及Co通过熔渗扩散到立方氮化硼（cBN）层,通过WC、MoCoB、Co3W3C等粘结相,实现了PcBN复合片的界面复合,PcBN层形成致密的＂混凝土＂结构。     

我国超硬材料六面顶液压机在国内外的应用现状及优势

六面顶液压机是我国超硬材料领域广泛应用的主要设备。近年来，压机大型化步伐加快，其设计制造工艺水平不断提高，在人造金刚石单晶，立方氮化硼及复合片的合成中显示出独特的优势。在超高压设备领域内，引起国际国内同行的关注，还批量出口。     

复合超硬材料前景广阔

复合超硬材料行业属于超硬材料行业的下属细分行业,超硬材料行业除了复合（聚晶）超硬材料行业外还有单晶超硬材料行业（单晶金刚石/立方氮化硼材料）。金刚石和立方氮化硼等材料由于其极高的硬度,统称为超硬材料,而复合超硬材料主要是指以金刚石和立方氮化硼微粉等单品超硬材料为主要原料,添加金属或非金属粘结剂通过超高压高温烧结工艺制成的聚晶复合材料。     

纳米B6O—B4C超硬复合材料的高温高压烧结与表征

B6O是近几年来在国际上引起广泛关注的一种新型超硬材料。它具有低密度、高导热性、耐磨性、高硬度和较好的化学稳定性。在高温高压（3～5GPa,1500～1900K）下通过“一步法”合成了高性能纳米结构B6O超硬复合材料,并分析了合成压力、合成温度、初始材料等条件,对合成样品的物理化学性能、微观结构、相组成的影响。合成样品中B6O微粒在几十到几百纳米之间,属纳米级别。试验在较低的压力下（～3GPa）合成烧结良好的圆柱形样品,用维氏硬度计测量其硬度在32GPa,跟立方氮化硼复合片（PcBN）硬度相当,并且具有较好的断裂韧性。最初的切削实验表明以烧结良好的B6O复合材料制成的工具样品可以高速、干式切削各种陶瓷、金属材料。     

低含量PcBN复合片在高温高压下的合成

通过不同铝含量（10vol%,15vol%,20vol%,25vol%30vol%）在Al-TiN-cBN体系下高温高压合成低含量PcBN复合片并研究其性能。通过XRD发现生成了TiB2、AlN、Al2O3三种物相,随着铝含量的增多,新生相AlN、Al2O3的含量逐渐增多。通过硬度检测和弯曲试验发现：由于AlN和Al2O3相的增多,相对降低了cBN的含量,显微硬度值也随着铝含量的增多而逐渐降低;而由于铝的催化效果,随着铝含量的增多（10vol%~20vol%）,强的cBN-cBN键就逐渐增多,增强了其韧性,再增加铝的含量（25vol%~30vol%））韧性反而降低。切削试验发现,铝含量为20vol%时候,切削效果最佳。这是PcBN复合片显微硬度和抗弯强度的一种综合体现。     

超高压烧结制备cBN/Sialon复合材料及烧结过程中的失效分析

在使用六面顶压机合成cBN/Sialon复合材料的实验过程中,当石墨杯内径为18.8mm时,烧结过程一切正常。当石墨杯内径扩展为22.0mm后,电流突降、电阻突升的情况开始出现。阐述了电阻突升可能造成的危害,从加热系统的各部分结构与组装方式入手,分析了电阻突升的原因,结果表明,烧结过程中发生较大体积收缩的Si3N4导致了加热电流回路的崩溃。改进组装方式后顺利合成了具有良好机械性能的cBN/Sialon复合材料,随着保温时间的增加,Sialon的Z值增加,发育良好的棒状β-Sialon晶体均匀分布于烧结体中。     

PcBN复合片抗弯强度的分析

通过对不同温度下烧结PcBN复合片的cBN层抗弯强度(TRS)进行检测,发现在该实验条件下TRS值随着温度的升高而递增,穿晶断裂也随着温度的升高而增多,并且PcBN层边缘比中心的穿晶断裂数量多,粗粒度的以穿晶断裂为主。这说明温度对cBN颗粒间结合强度起主要作用。     

cBN-Ti-B-Al-SiC系在高温高压下的烧结

文章通过采用细cBN颗粒,以Ti-B-Al-SiC系粘接剂在高温高压下烧结PcBN复合片,通过扫描电子显微镜、XRD以及微观显微硬度分析,并与cBN-TiN-Al系烧结的PcBN复合片相对比。分析发现：Ti-B-Al-SiC系粘接剂合成的PcBN复合片cBN-cBN键合多,显微硬度高于用TiN-Al系粘接剂合成的PcBN复合片,而且通过XRD分析发现产生了新相：TiN、TiB2、AlB2、BCo、Ti5Si3,并且没有发现原材料SiC的存在,这可能是由于在高温高压下SiC被分解。采用细cBN颗粒,以Ti-B-Al-SiC系粘接剂合成的PcBN复合片显微硬度高,但相对比较脆,主要是由于生成过多高硬度的TiB2,同时添加单质硼能够与Ti和Al反应,抑制了cBN的分解。     

关于多晶复合材料的讨论

简述了超硬材料中复合材料烧结体的概念,对PCD、PDC、cBN和PcBN中的一些常识性问题进行了讨论。     

烧结助剂（Dy2O3）对PcBN抗弯强度的影响

文章研究了不同含量不同温度下Dy2O3对PcBN抗弯强度的影响。结果表明Dy2O3可作为烧结助剂促进粘接剂的液相渗透，粘接剂的均匀化和更多的cBN键合使得PcBN的抗弯强度有了大幅度提高。     

细颗粒cBN的高温高压合成研究

在高温高压条件下（压力为4.5-5.0GPa,温度为1300℃-1500℃）采用锂基多元触媒合成出了粒度较为均一、晶形完整的细颗粒cBN。实验发现,在触媒体系确定的条件下,合成细颗粒cBN的关键在于温度压力区间以及合成时间的控制,高压低温及较短的合成时间有利于细颗粒cBN的合成。