TiN-Al体系结合剂配比对聚晶立方氮化硼复合材料性能的影响

以立方氮化硼(cBN)、TiN、铝为原料,在1500℃,5.5 GPa条件下烧结合成聚晶立方氮化硼(PcBN)复合材料,研究了TiN-Al体系结合剂中TiN与铝的质量配比(21:4,17:8,13:12,9:16)对PcBN复合材料物相组成、微观结构、硬度和耐磨性能的影响.结果表明:PcBN复合材料主要由BN、TiB2、TiN、AlN和Al2 O3相组成;随着结合剂中铝含量的升高,PcBN复合材料结构变得致密,气孔率降低,硬度呈先升高后降低的趋势,磨耗比先增大后减小.当TiN与铝质量配比为17:8时,复合材料的综合性能最佳,硬度与磨耗比最高,分别为35.8 GPa和7500,气孔率较低,为0.83％.     

立方氮化硼涂层刀具制备及切削性能研究现状

立方氮化硼是一种硬度和热导率仅次于金刚石的超硬材料。对cBN涂层刀具的制备及切削性能研究现状进行简要的概述,分析了cBN涂层刀具制备和应用面临的难题,结合当前研究现状,给出了cBN涂层刀具研究的发展方向,可为cBN涂层刀具在难加工材料上的高效高精密切削加工工业化应用提供参考。     

超细晶硬质合金刀具切削高温合金试验研究

使用普通晶粒度硬质合金YG8和超细晶硬质合金YG8UF两种材料刀具,分别对GH2132高温合金进行了干式切削试验,对比了两种刀具在不同切削速度条件下的切削力和刀-屑摩擦系数,测定了刀具后刀面的平均磨损宽度VB值,借助扫描电镜观察了刀具后刀面的磨损形貌,同时对刀具的磨损机理进行了分析.结果 表明,晶粒细化可以使切削力降低,刀-屑间平均摩擦系数减小.当切削速度达到65m/min后,超细晶硬质合金刀具YG8UF的使用寿命是普通晶粒度硬质合金刀具YG8的(3～4)倍.超细晶硬质合金刀具比通晶粒度硬质合金刀具具有更好的抗磨料磨损、粘着磨损和扩散磨损性能.     

WBN刀具的特性与用途

<正> 近来,许多氮化硼系刀具陆续被用于生产实际。如美国通用电气公司的CBN刀具,英国特·比阿斯公司的ABN刀具,日本东芝钨、戴捷脱等公司以CBN为基的各种刀具,等等。这里介绍的氮化硼刀具与上述刀具略有不同,其基体材料为六方晶氮化硼(h—BN),在高压条件下,将六方晶氮化硼加工成Wurtzite型的氮化硼,再以这种氮化硼作原料,烧结成超高压、高密度的W—BN与C—BN的2相烧结体,这就是WBN刀具的基本材料。将此种烧结体命名为Wurzin,取字头     

立方氮化硼复合刀具制作工艺对切削性能的影响及其磨损机理的试验研究

介绍了烧结工艺条件、金属添加剂和晶粒度等因素对立方氮化硼（ＣＢＮ）──硬质合金复合刀具切削性能的影响。对ＣＢＮ刀具的磨损机理作了初步研究。     

氧化铝基纳米复合陶瓷刀具连续切削铸铁HT200切削性能研究

实验中,刀具磨损情况研究发现会随着切削速度的提高而加剧,失效形式以粘结磨损为主。当采用的切削速度较低时,前刀面的月牙洼磨损成为陶瓷刀具磨损的主要形态,边界磨损和后刀面磨损也很严重。而且在切削的过程中,微崩刃现在也会发生;随着切削速度的提高,崩刃成为刀具的主要失效形式。本文结合现有实验条件,从实用性角度出发,对氧化铝基纳米复合陶瓷刀具车削铸铁的切削性能进行了研究。     

铁基粉末冶金材料的高速干切削试验研究

用陶瓷刀具、涂层刀具和硬质合金刀具进行了铁基粉末冶金零件的干切削对比试验,研究了切削速度、切削深度以及进给速度与刀具耐用度和加工表面粗糙度的关系,分析了陶瓷刀具的磨损机理。结果表明所选用陶瓷刀具的切削性能明显优于涂层刀具和硬质合金刀具;陶瓷刀具前刀面主要磨损形式为月牙洼磨损与剥落,后刀面的主要磨损原因为磨粒磨损;认为陶瓷刀具更适合用于粉末冶金零件的切削加工。     

不同聚晶立方氮化硼复合刀具加工等温淬火球墨铸铁的切削性能对比

通过用四种不同聚晶立方氮化硼(PCBN)复合刀具切削等温淬火球墨铸铁(ADI)进行切削力试验,得出了不同刀具切削力、摩擦力以及摩擦因数随切削速度的变化曲线.结果表明:立方氮化硼含量较低的PCBN复合刀具的摩擦力和摩擦因数均小于立方氮化硼含量高的刀具;陶瓷型粘结剂复合刀具的摩擦力和摩擦因数小于金属型粘结剂复合刀具,并且粘结剂中大量铝的存在会使刀具摩擦力和摩擦因数随切削速度的增大而不断增大,不利于等温淬火球墨铸铁的切削.     

聚晶立方氮化硼刀具材料的发展和应用

1 研究背景 在机械加工中,正确选择和应用刀具材料至关重要.超硬刀具材料有两种:立方氮化硼(cBN)和金刚石.     

基于机械干态颗粒涂层技术制备cBN@TiN粉体

采用机械干态颗粒涂层技术分别制备了cBN@TiO₂(TiO₂包覆立方氮化硼)粉体和cBN@(TiO₂+C)(TiO₂+碳包覆立方氮化硼)粉体,然后在1 600℃、N₂气氛下进行高温热处理制备cBN@TiN(TiN包覆立方氮化硼)粉体,研究了高温热处理前后粉体的物相组成与微观形貌以及高温反应机理。结果表明：机械干态颗粒涂层技术可以使纳米TiO₂和纳米TiO₂+C颗粒均匀包裹在cBN颗粒表面。在高温热处理过程中,TiO₂与cBN反应生成液相B₂O₃,促进了cBN相变成六方氮化硼(hBN),cBN的高温稳定性差,以cBN@TiO₂为原料制备的cBN@TiN粉体颗粒表面形成由TiN相和hBN相组成的片状结构层;当存在碳时,TiO₂会优先与碳发生还原反应生成TiN,抑制B₂O₃的生成,从而降低...     

切削淬硬钢用PCBN复合片的合成研究

本文以cBN为原料,以TiN和Al为黏结剂,在1450℃左右的高温和5.5GPa的高压下,在铰链式六面顶压机内合成了四种不同cBN体积百分含量(vol%)的PCBN复合片。对合成的四种PCBN复合片进行了显微结构、相结构、硬度、体电阻率及切削性能等性能检测。结果显示:四种PCBN复合片的显微结构有明显的网格结构,网线处为黏结剂以及反应生成的产物,网孔处为BN相;cBN与黏结剂TiN、Al在烧结过程中发生反应,反应后Al相消失,生成AlN和TiB_2新物相,而PCBN50和PCBN60还有Al_3Ti相生成;PCBN复合片的硬度、电阻率随cBN含量的增加而增加,当cBN含量低于70vol%时,PCBN复合片的电阻率变化趋势较慢;随着cBN含量下降,刀具的切削寿命延长;当cBN含量小于70vol%时,湿式切削时的刀具寿命高于干式切削时,当cBN含量高于70vol%时,刀具干切时比湿切时使用寿命更长。     

PCD刀具连续切削花岗岩的性能研究

用三种不同晶粒尺寸的自制PCD刀具,在三种切削速度下进行了花岗岩的湿式连续切削试验。对刀具前、后刀面的显微形貌特征进行了观测,分析了刀具失效机理,比较了不同晶粒尺寸及不同切削条件下刀具的切削寿命。对刀具后刀面磨损的测量结果表明,在三种切削速度下,粗颗粒PCD刀具显示出更长的刀具寿命;随着切削速度的增加,三种刀具的寿命都有所下降。SEM二次电子图像显示,PCD010和PCD005刀具的磨损机制为硬质点的机械磨损,而晶粒较粗的PCD030刀具的主要磨损机制为机械磨损,同时伴有穿晶磨损。     

Al_2O_3-20%TiB_2/Al_2O_3-20%TiC对称型叠层陶瓷刀具的切削性能

以Al2O3为基体,以TiB2和TiC为增强相,通过粉末叠层以及热压烧结工艺制备了Al2O3-20%TiB2/Al2O3-20%TiC对称型叠层陶瓷刀具材料,对其抗弯强度与断裂韧度进行了测试,采用该材料刀具对淬火45钢进行高速切削试验,并与Al2O3-20%TiC陶瓷刀具的切削性能进行了对比。结果表明:对称型叠层陶瓷刀具材料的抗弯强度和断裂韧度分别为651 MPa和4.59 MPa·m1/2,比Al2O3-20%TiC陶瓷的分别提高了11 MPa和0.59 MPa·m1/2;对称型叠层陶瓷刀具的切削力和磨损均较小,切削性能明显优于Al2O3-20%TiC陶瓷刀具的。     

钎锌氮化硼(WBN)刀具的特性及其应用

<正> 在高压相氮化硼烧结体刀具中,由日本油脂公司以“威金”商标出售的钎锌氮化硼(以下简称WBN)刀具,具有独特的性能。所谓WBN 刀具,是以钎锌矿型氮化硼为原料,用炸药爆炸,在约100万分之一秒的时间内、在数十万气压的压力下合成而获得的刀具。而其他氮化硼刀具,如立方氮化硼(以下简称CBN)刀具,是以立方氮化硼为原料,用静超高压技术合成而得到的刀具。WBN 与CBN 烧结的方法基本相同,但由于原料不同,刀具的性能也不相同。本文就WBN 刀具的加工特性及其应用加以介绍,并将WBN 与CBN 刀具的部分性能作一对比。     

高速干车削钴基高温合金的陶瓷刀具磨损机理研究

针对难加工材料钴基高温合金GH605,采用Al2O3基和Sialon基陶瓷刀具进行高速干车削试验,分析在不同切削速度下的刀具后刀面磨损量、刀具磨损形式以及磨损机理.研究表明:Sialon基陶瓷刀具后刀面磨损量大于Al2O3基陶瓷刀具后刀面磨损量;Al203基陶瓷刀具主要磨损形式为前后刀面的正常磨损、前后刀面的非正常剥落和微崩刃,低切削速度时磨损机理主要为磨粒磨损、黏结磨损,高切削速度时还伴有氧化磨损;Sialon基陶瓷刀具磨损形式主要以破损为主.该研究可以为高速干车削钴基高温合金的高性能陶瓷刀具的设计、刀具寿命预测等提供理论指导.     

基于固体润滑剂与原位反应双机制自润滑陶瓷刀具

采用真空热压烧结工艺,以Al2O3/TiB2为基体、CaF2为添加剂制备了Al2O3/TiB2/CaF2(ABF)自润滑陶瓷刀具,并对其进行了摩擦磨损试验和淬硬钢干切削试验。在摩擦磨损试验过程中,测定了4种不同CaF2含量的ABF陶瓷材料样品。摩擦磨损试验结果表明,ABF材料的平均摩擦因数随着CaF2含量的增加而减小,这是因为固体润滑剂CaF2在磨损过程中生成的润滑膜起到了一定的减摩作用。将ABF刀具和普通陶瓷刀具(AG2)在120 m/min切削速度下对45淬硬钢进行干切削试验,切削试验结果表明,ABF前刀面的平均摩擦因数比AG2陶瓷刀具前刀面的平均摩擦因数要显著偏小,主要原因是ABF自润滑陶瓷刀具在高速切削时,固体润滑剂CaF2和自身TiB2的原位反应同时生成了润滑膜,这种双重机制下生成的润滑膜具有极佳的润滑性能,其润滑效果随温度和切削速度的增加而显著提高。     

TiB_2-B_4C陶瓷刀具切削Inconel 718合金的切削性能与磨损机制

采用热压烧结法制备了组成(体积分数,下同)为80%TiB_2-20%B_4C(TB2)和20%TiB_2-80%B_4C(TB8)的陶瓷并制成刀具,分别在切削速度为50 m·min-1和150 m·min-1下对Inconel 718合金进行切削加工,研究了陶瓷刀具的切削性能和磨损机制,并与YG硬质合金刀具的进行了对比。结果表明:TB2陶瓷的抗弯强度和维氏硬度均低于TB8陶瓷的,但断裂韧度比TB8陶瓷的高约26%;在两种切削速度下,TB2陶瓷刀具的寿命最长,约为TB8陶瓷刀具和YG硬质合金刀具的2倍;TB2陶瓷刀具后刀面和刀尖的磨损机制主要为黏结磨损,边界沟槽的形成机制主要为轻微崩刃和冷焊层剥落;TB8陶瓷刀具后刀面和刀尖的磨损机制主要为崩刃,边界沟槽的形成机制主要为崩刃和冷焊层成片剥落。     

氮硅涂层陶瓷刀具切削铸铁磨损机理研究

为研究氮硅涂层陶瓷刀具切削性能及磨损机理,采用物理气相沉积(PVD)工艺分别在氮化硅刀具表面沉积TiAlN和CrAlN涂层,利用切削灰铸铁HT200实验对刀具寿命和磨损机理进行了系统研究,探讨不同切削深度、进给率、切削速度下刀具的磨损情况.着重关注陶瓷涂层车削铸铁的最佳切削速度,分析了不同切削速度下刀具的切削性能.结果表明:TiAlN和CrAlN涂层刀具能有效提高刀具硬度,三种刀具切削灰铸铁的磨损机理无明显区别,磨损机制主要是磨粒磨损;随着切削速度的增大(Vc=250 m/min～450 m/min),氮化硅涂层陶瓷刀具的切削寿命均迅速减少,能够为氮化硅涂层陶瓷刀具的研发提供理论指导.     

陶瓷刀具高速干切削等温淬火球铁(ADI)磨损性能研究

采用陶瓷刀具(CC650)对等温淬火球墨铸铁(以下简称AD I)进行干式高速切削试验,用带有X射线能谱分析的扫描电镜观察刀具表面的磨损形貌,并对刀具磨损微区和工件表面成分进行定性分析,用X射线衍射仪对刀具、工件和切屑等试样进行物相分析,研究高速切削时陶瓷刀具磨损性能及磨损机制。结果表明:切削速度是影响刀具寿命的主要因素;CC650刀具高速干切削AD I时形成的刀具主后刀面和前刀面的磨损形态基本类似中、低速条件下磨损形态,主要区别在其磨损区域紧靠切削刃,最大磨损部位位于切削刃附近;CC650刀具高速切削AD I时切削温度高,其磨损是机械磨损与化学磨损综合作用的结果,磨损机制主要包括磨料磨损、扩散磨损、粘结磨损和微崩。     

PCBN刀具的磨损标准

一、前言 同其它材料的刀具一样,立方氮化硼烧结体材料(PCBN)刀具在加工硬度大于HRC45的各种淬硬钢、模具钢及耐磨铸铁等难加工材料方面,同样存在刀具磨损问题。掌握PCBN刀具的磨损标准,对于更好地使用PCBN刀具,保证加工质量,延长刀具使用寿命,最大限度降低刀具使用成本,都具有十分