烧结温度对合成PCBN复合片性能的影响

将立方氮化硼微粉和Ti、AlN微粉按一定的质量比进行混料,在高温和超高压条件下合成聚晶立方氮化硼(PCBN)复合片,利用X射线衍射和扫描电子显微镜对试样的物相组成和显微结构进行分析,研究了烧结温度对PCBN的力学性能、显微结构以及切削性能的影响。研究表明:在超高压5.5 GPa,高温1400～1550℃之间,PCBN复合片中的物相由BN、AlN、TiN、TiB2和W组成;PCBN中的cBN颗粒通过反应生成的物相彼此连接;PCBN的力学性能和切削性能随烧结温度的升高增强。     

TiN/WC/Al合成PCBN复合材料及其性能研究

以TiN/WC/Al为主要实验原料,在高温和超高压条件下合成聚晶立方氮化硼(PCBN)复合片.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对复合片的物相组成、显微结构进行了分析,同时对复合材料的气孔率、显微硬度、抗弯强度以及切削性能进行了测试.研究表明:在超高压5.5 GPa时,烧结温度越高PCBN复合片的性能越...     

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。     

混料工艺对PcBN复合片性能的影响

以cBN、TiN、Al、Al₂O₃为实验原料,在六面顶压机上合成了PcBN(聚晶立方氮化硼)复合片刀具材料。研究了混料时间、混料方式对PcBN复合片性能的影响,以期能有效解决PcBN超硬刀具材料性能稳定性差和均匀性差等问题,从而保证产品质量的一致性和可靠性。通过对PcBN复合片力学性能以及切削性能的分析可知,当混料时间为2 h且选择不锈钢罐为球磨罐时,得到的PcBN复合片的性能最佳。     

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Ti-Si-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111000立方氮化硼复合片.     

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。     

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。     

金刚石复合片刀具磨损机理研究

选用平均粒度10微米的金刚石复合片制成刀具,对高硅铝合金(Al-30wt%Si)进行切削实验。通过扫描电子显微镜分析了工件的形貌以及金刚石刀具前后刀面磨损的微观形貌。其磨损程度与切削路程为线性关系,金刚石刀具的磨损主要是后刀面机械摩擦磨损以及前刀面的粘接磨损,而没有出现像立方氮化硼刀具的化学磨损以及月牙洼磨损。     

什么情况下选择cBN刀具加工工件效果更好

<正>首先cBN刀具使用的cBN是20世纪50年代首先由美国通用电气公司利用人工方法在高温高压条件下合成的,其硬度仅次于金刚石而远远高于其它材料,故立方氮化硼与金刚石统称为超硬材料。具备高温红硬性,良好的耐磨性,强的抗冲击韧性和较好的热稳定性。最先用于机械制造业的cBN刀具以焊接式为主,主要用于精加工工序,吃刀深度较小。之后随着制造业的需要,cBN刀具行业研发出可大余量切削和强断续切削的整体式cBN刀具,以及多刃口更经济的镶嵌式     

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.     

聚晶立方氮化硼刀具研究进展

随着当今高速切削领域的迅猛发展,聚晶立方氮化硼刀具因具有加工效率高、耗时短、所加工的产品表面粗糙度小和对环境友好等优势,已逐渐占据着越来越重的市场份额。聚晶立方氮化硼刀具的寿命不仅与作为刀头材料的立方氮化硼的粘结剂种类、cBN含量等有关,还与所选用的刀具结构与刀具几何参数是否与之相匹配有关。文章着重从聚晶立方氮化硼刀具自身出发,阐述近年来研究者在刀具结构领域的最新进展以及人们为提高工件表面质量和延长刀具寿命而进行的刀具几何参数优化与理论研究,并对其未来发展进行展望。     

退火对磁控溅射AlCrNbSiTiV高熵合金氮化薄膜性能的影响

研究了退火温度对磁控溅射AlCrNbSiTiV高熵合金氮化薄膜组织与性能的影响。通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和纳米压痕仪考察了薄膜的形貌、元素含量、物相成分和显微硬度。通过干式切削304不锈钢,考察了镀膜TNMG160404R刀具的刀腹磨损和切削工件的表面粗糙度,比较了退火前后镀膜刀具的切削性能。结果表明:磁控溅射AlCrNbSiTiV高熵合金氮化薄膜的主要是面心立方晶相结构,具有良好的高温稳定性。退火温度为600℃时,薄膜显微硬度高,刀具磨损小,切削工件的表面粗糙度低。     

稀土氧化物对原位合成PcBN复合材料性能及显微结构的影响

将cBN、Al、Ti微粉添加不同稀土氧化物进行混料,采用高温(1400℃)、高压(5.5GPa)原位合成聚晶立方氮化硼(PcBN)复合材料。通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)研究了添加Y2O3、Gd2O3、Nd2O3对PcBN复合材料物相和显微结构的影响,测试并分析了不同稀土氧化物对该体系中各试样相对密度和力学性能的影响。结果表明:添加稀土氧化物可以提高样品的致密度和显微硬度,其中添加Gd2O3比添加Y2O3和Nd2O3更有利于促进TiB2棒晶的形成,获得综合力学性能最佳的PcBN,其显微硬度为33.21GPa、抗弯强度为885.42MPa。     

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。     

合成后的触媒组织结构对立方氮化硼单晶合成效果的影响

以氮化锂(Li_3N)为触媒和六方氮化硼(hBN)为原料,在静态高温高压条件下加入籽晶批量合成出了≥50目的立方氮化硼(cBN)单晶。通过X射线衍射仪(XRD)和红外线光谱仪(FTIR)对合成后的触媒层内物相组成进行了分层表征;采用K值法、绝热法和RIR值等理论方法,计算出了触媒层内各物相的质量分数,分析了各物相在触媒层中的变化规律。采用扫描电子显微镜(SEM)对cBN单晶形貌和cBN单晶/触媒的界面形貌进行了观察,分析了触媒层的形貌对cBN单晶合成效果的影响。结果表明,触媒层内主要存在不规则的cBN微晶、hBN和Li3BN2等物相。触媒层的中间层是hBN发生固相直接转变生成cBN微晶的主要区域,触媒层中Li3BN2和cBN微晶的含量直接影响cBN单晶的合成效果。     

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圆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.     

豫金刚石形势分析

聚晶金刚石（PCD）材料、聚晶立方氮化硼（PcBN）材料,是金刚石或cBN微粉在高温高压下合成在硬质合金基体上的,它克服了金刚石、cBN单晶各向异性的特点,具有高硬度及高耐磨性,是理想的刀具材料,被广泛应用于汽车、航空、航天、建材等领域的加工。合成的PCD、PcBN片外圆形状不规则,表面不平整。     

碳化硼-立方氮化硼复合陶瓷的高压制备及性能研究

利用六面顶液压机,以铝、钴为烧结助剂,在压力5.5 GPa,温度1 470℃,保温时间5 min的条件下制备出碳化硼-立方氮化复合陶瓷。并通过XRD衍射仪、SEM扫描电镜、维式硬度仪对其进行了物相分析、微观形貌表征和硬度测量,并研究了不同含量的立方氮化硼对碳化硼复合陶瓷力学性能的影响。实验结果表明,当碳化硼和立方氮化硼的比例为7∶3时,复合陶瓷具有较好的综合性能,维式硬度为41.6 GPa、密度为2.45 g/cm³、磨耗比为2.5。将立方氮化硼作为增强材料不仅保持了碳化硼的硬度还兼顾了轻质性能。而铝、钴作为烧结助剂不仅降低了烧结温度还抑制了立方氮化硼向六方氮化硼的转变。     

切削刀具用立方氮化硼涂层的研究进展

立方氮化硼( cubic boron nitride,cBN)具有优异的物理力学性能和极高的化学稳定性,可以胜任铁系金属的加工,在高性能切削刀具等领域有着广泛的应用前景.cBN涂层在复杂刀具应用中有着不可替代的作用,由于气相生长高纯度和结合性能的cBN刀具涂层仍存在着较多的技术难题,因此仍然难以得到广泛的应用.本文综述了近20年来气相沉积cBN涂层的研究进展,阐述了物理气相沉积与化学气相沉积cBN涂层的方法与机理,分析了cBN刀具涂层制备与应用的关键问题,结合研究现状指出了cBN刀具涂层研究的发展方向.     

PcBN刀具材料的发展历程与展望

聚晶立方氮化硼(PcBN)因具有硬度高、耐磨性好、化学惰性强等优点,其所制刀具广泛应用于铸铁、粉末冶金、高温合金、淬硬钢等材料的加工领域。文章回顾了国内50年来cBN及其制品的发展历程,取得的PcBN复合片片径从10发展到50mm等一系列成绩;也指出目前国内PcBN刀具材料存在稳定性差、强度低、加工淬火钢寿命短、片径小的这些主要问题;并对国内PcBN刀具材料的发展进行了展望,提出未来几年国内PcBN刀具材料将重点提高复合片的强度、精细研究工艺、开发加工淬火钢用PcBN复合片、片径扩大到58~74mm、发展涂层技术最终进入高端市场的发展方向。