细粒度纯相PcBN烧结性能研究

研究立足于国产六面顶压机,在8.0 GPa的压力、1 800℃～2 350℃温度、300 s时间条件下采用2μm的纯立方氮化硼(cBN)微粉进行分米级尺寸纯相聚晶立方氮化硼(PcBN)材料的制备。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度计对纯相PcBN微观组织及物相进行定性分析,研究纯相PcBN和传统PcBN在不同加工条件下切削淬火钢的表面粗糙度和刀具磨损性能特征,并对其结果进行了比较。结果表明:在8.0 GPa压力条件下随着温度的升高,纯相PcBN形成了更为致密组织结构,其自身硬度也随之升高,当温度超过2 300℃时硬度出现一定程度的降低,原因可能是部分晶粒长大后颗粒形成了空隙,空隙减弱了颗粒间的键合。测试中发现在8 GPa,温度低于2 000℃时cBN向w-BN(纤锌矿结构氮化硼)发生转化现象。与传统cBN工具相比,纯相PcBN具有更为优异的耐磨性。切割一段时间后,采用纯相PcBN材料工具加工的物性表面粗糙度R_a仍然低于30 nm。可见该材料在金属加工领域具有广阔应用前景。     

温度对PcBN切削刀具材料硬度的影响

PcBN切削刀具用于高速高温下加工铁基合金,为了准确地预测这种刀具材料的寿命,尤其了解在切削温度和切削压力下发生的变形和有关机理很有必要.本研究以维氏压痕作为一种手段来评估cBN含量、结合剂相和cBN晶粒尺寸对几种PcBN材料机械性能的影响.研究表明,随着试验温度的升高,刀具材料的变形机理发生变化,经证实,压痕法有益于识别这种变化.     

晶内型结构的Al_2O_3/SiC_p纳米复相陶瓷

利用非均匀成核的方法在纳米SiC粒子表面包覆一层Al2 O3,通过胶态悬浮液将其均匀分散于Al2 O3 基体中 ,制备出晶内型结构为主的Al2 O3/SiCp 纳米复相陶瓷。通过对材料显微结构及断口形貌分析 ,发现Al2 O3/SiCp 纳米复相陶瓷中 ,含纳米SiC粒子的Al2 O3 晶粒内 ,在残余热应力作用下产生了大量的位错。位错的交截、组合导致微裂纹成核 ,从而诱发材料发生非平面穿晶断裂。说明晶内SiC粒子是改变材料断裂模式的主要原因     

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。     

晶内型结构的Al2O3/SiCp纳米复相陶瓷

利用非均匀成核的方法在纳米SiC粒子表面包覆一层Al2O3,通过胶态悬浮液将其均匀分散于Al2O3基体中,制备出晶内型结构为主的Al2O3/SiCp纳米复相陶瓷。通过对材料显微结构及断口形貌分析,发现Al2O3/SiCp纳米复相陶瓷中,含纳米SiC粒子的Al2O3晶粒内,在残余热应力作用下产生了大量的位错,位错的交截,组合导致微裂纹成核,从而诱发材料发生非平面穿晶断裂,说明晶内SiC粒子是改变材料断裂模式的主要原因。     

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.     

高温高压合成可电火花加工的立方氮化硼烧结体

通过高温高压合成了无硬质合金衬底的立方氮化硼聚晶(PcBN)。该cBN聚晶厚度1~5mm,具有导电性、可以被电火花切割。与传统立方氮化硼复合片(带有硬质合金衬底)进行对比,该立方氮化硼聚晶无中间钴的过渡层、具有比传统复合片长10%~20%的切削寿命。     

热处理对β成核聚丙烯结晶结构及力学性能的影响

采用广角X衍射(WAXD)研究了热处理对β成核聚丙烯(β—PP)结晶结构的影响，并考察了不同热处理条件下的力学性能。研究表明，随着热处理温度的升高，β—PP的结晶度增大，结晶形态由β晶型逐渐转变为α晶型。当PP完全转化为α晶型时，其拉件强度及弯曲强度提高，而悬臂梁缺口冲击强度和断裂伸长率却降至最低，由韧性材料转变为刚性材料。该结果说明了在生产工艺中控制合适温度的必要性。     

大直径PcBN复合片的合成及性能表征

采用纳米金属结合剂PcBN复合片制备技术,在六面顶压机上合成出直径为Φ55mm的PcBN复合片。经性能测试,磨耗比5425,维氏硬度5980HV,cBN层抗弯强度516.6MPa,经超声波微成像分析,样品无分层、裂纹、夹杂、cBN厚度不均等缺陷,制成刀具后,在切削轴承钢Gr15时,样品与国外同类产品性能相当。     

高温合金加工用PcBN复合片的研制

为研究PcBN刀具在高温合金加工中的应用,通过优化黏结剂成分与cBN微粉的配比,利用国产一米压机,在高温高压的条件下烧结出了大直径的PcBN复合片。超声波扫描检测分析,烧结产品基本无分层、裂纹等缺陷。在同等的加工条件下,从车削高温合金的对比检测数据中,分析得出样品的PcBN刀具寿命已经达到国外竞品的水平。