立方氮化硼（CBN）工具材料在及其生产,应用现状与发展趋势

立方氮化硼（ＣＢＮ）是一种适应现代加工技术要求的新型工具材料，由于它的独特而优良的切削性能，使之具有巨大的潜力与良好的发展前景。本文对立方氮化硼工具材料的结构，性能，制造方法及应用现状进行了综述，并对其发展趋势进行了展望。     

超硬材料刀具研究现状和趋势

切削工具的制造面临着工业上被加工材料材质变化的挑战。随着现代机械加工朝着高精度、高速切削、硬加工代研磨、干加工保护环境和降低成本等方向发展 ,对刀具性能提出了相当高的要求。开发各种耐磨性优良的能长时间进行稳定加工的超硬材料是必然的发展趋势。就现阶段而言 ,超硬切削工具材料主要是指以金刚石 /立方氮化硼构成的材料。金刚石是自然界最硬的物质 ,具有极高的弹性模量 ,最高的热传导率和最低的摩擦系数 ,是机械加工高硅铝合金、碳化硅颗粒 /纤维增强金属基复合材料等耐磨蚀材料的理想工具材料。立方氮化硼与金刚石一样 ,在工业上用十分相似的条件合成制得 ,具有极高的硬度。作为切削工具材料 ,立方氮化硼的一个重要特点是在极高的温度下与钢件接触的稳定性 ,在同样的条件下金刚石可能会发生溶解并转化成石墨。因此 ,立方氮化硼工具也是近十几年来努力研究和开发的对象     

室温低压下脉冲等离子体生长立方氮化硼薄膜

运用脉冲高能量密度等离子体，在室温下制成立方氮化硼薄膜．沉积薄膜的衬底材料分别选用单晶硅、氯化钠和ＧＣｒ１５轴承钢，用扫描电镜、透射电镜、红外吸收谱仪、扫描Ａｕｇｅｒ微探针等对沉积的薄膜进行了分析与测试，结果表明，氮化硼薄膜的结构及性质强烈地依赖于实验条件．分析表明立方氮化硼晶核的形成与衬底材料关系不大，但晶核的生长则部分地依赖于衬底．     

立方氮化硼及其应用

立方氮化硼是继人造金刚石之后在超高压高温条件下合成的一种新型无机超硬材料。用这种材料制作的磨具和刀具,对“难加工”钢材——如高钒、高钴高速钢、镍基及铁基高温合金、高强度合金等进行磨削和切削,具有良好的效果,是一种有良好发展前景的工具材料。实践证明人造金刚石工具用来加工硬质合金和硬脆的非金属材料具有良好的效果,但金刚石工具在加工数量上更为众多的钢材料,特别是硬度高、韧性大、粘性大的各种高速钢、合金钢、耐热钢、模具钢等所谓“难加工”钢材时,效果不明显,甚至根本不能使用,而立方氮化硼却显示出优越的特性。这是由于立方氮化硼具有独特的物理化学性能所决定的。它     

影响CBN聚晶物理机械特性的若干因素

立方氮化硼（CBN）的硬度仅次于金刚石。金刚石有与铁亲和性好的缺点，而CBN与铁的亲和性差，所以，在CBN中添加结合剂形成的CBN聚晶是用于加工铁族材料的主要工具材料之一。当前立方氮化硼主要用于磨具和刀具。前者采用CBN单晶，后者采用CBN聚晶做坯料。     

金刚石-立方氮化硼新型复合材料的研制

本文论述了金刚石-立方?化硼复合材料的制造方法及材料的性质、组织结构特点和用途。研究结果表明,这种复合超硬材料是一种很有发展前途的工具材料。     

聚晶立方氮化硼切削工具（一）

聚晶立方氮化硼工具是由５０￣８５％重量比的立方氮化硼晶体结合到一起形成的聚晶体。与聚晶立方氮化硼混合在一起的支持物相是由１５￣４０％重量比的高熔点材料－优选碳氮化钛或碳氮钛铝。起始配比中也包含４￣１０％重量比的Ｃｏ２Ａｌ９。这些按配比混合好的粉末在氨气氛下以１１００￣１２５０℃的温度进行处理，这可以大大增加氮含量并降低碳氮化钛或碳氮铝钛的碳含量。如果不用起始材料混合粉，则可以用涂附有碳氮化钛的立方     

钛的特性及其在超硬材料行业中的应用

钛具有熔点高、耐腐蚀、无磁性、高温时化学活性高等特点，在超硬材料行业的应用比较广泛。在超硬材料合成中，尤其是立方氮化硼合成中，能有效降低锤耗，同时可提高立方氮化硼的合成品质及产量；超硬材料表面镀钛及钛合金后，能实现镀层和结合剂的冶金结合，工具寿命提高30％以上；钛对许多氧化物质和还原物质具有极好的耐腐蚀性，适用于人造金刚石的批量电解提纯工序。本文从这几方面阐述了钛材在行业中的具体应用，以说明今后应加大其在我行业生产中的应用范围和力度。     

超硬材料薄膜涂层研究进展及应用

CVD和PVD TiN，TiC，TiCN，TiAlN等硬质薄膜涂层材料已经在工具、模具、装饰等行业得到日益广泛的应用，但仍然不能满足许多难加工材料，如高硅铝合金，各种有色金属及其合金，工程塑料，非金属材料，陶瓷，复合材料(特别是金属基和陶瓷基复合材料)等加工要求。正是这种客观需求导致了诸如金刚石膜、立方氮化硼(c—BN)和碳氮膜(CNx)以及纳米复合膜等新型超硬薄膜材料的研究进展。本文对这些超硬材料薄膜的研究现状及工业化应用前景进行了简要的介绍和评述。     

面心立方结构钛的研究进展

面心立方结构钛是一种亚稳相，最早发现于超薄钛膜。除此之外，钛及钛合金在经历大塑性变形之后，也常常会发生hcp→fcc钛及钛合金的相变。近年来，大量研究报道了钛及钛合金经冷轧、压缩、拉伸和球磨等加工后观察到面心立方结构钛。为此，对近几十年来面心立方结构钛的制备方法、相变机理及其变形行为的研究进展进行了详细介绍。现有研究已证实，面心立方结构钛不仅能够协调材料的变形，而且有利于材料强度的提高。     

The flow stress of PcBN cutting tool materials at high temperatures

The onset of plastic deformation has serious implications when predicting the useable life of a cutting tool material. Through simulation of the tool/workpiece interface it is possible to determine the combination of mean pressure and temperature that would produce plastic deformation in these materials. This paper describes the effects of temperature and mean pressure on the plastic deformation characteristics of a range of polycrystalline cubic boron nitride cutting tool materials. Using a novel soft impressor technique, the brittle–ductile transition temperatures for a range of polycrystalline cubic boron nitride materials has been identified. It will also be shown that the minimum mean pressure to cause plastic deformation is greatest in the polycrystalline cubic boron nitride aggregate materials but decreases with the addition of the volume fraction of titanium and with an increase in temperature.     

聚晶立方氮化硼刀具磨损与寿命研究综述

聚晶立方氮化硼(PCBN)是一种超硬刀具材料,由于其具有硬度高、化学稳定性和热稳定性好等优点,已经被广泛应用于汽车、航空航天、能源等领域的机械零部件加工。文中分析了PCBN刀具的主要磨损形式及其原因,并从刀具材料构成和几何形状、工件材料以及切削条件3个方面总结了影响PCBN刀具磨损和寿命的主要因素,最后介绍了切削参数优化和添加涂层等方法在提高刀具耐磨性与寿命方面的应用。     

六方氮化硼直接转化合成多晶立方氮化硼的研究

以六方氮化硼为初始材料,采用直接转化法在9～15 GPa、1500～2100℃的条件下合成多晶立方氮化硼.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、维氏硬度计,对多晶立方氮化硼块材的微观结构和力学性能进行表征.结果表明:在合适的温度、压力条件下,六方氮化硼可转化为纯相多晶立方氮化硼,其晶粒尺寸最小约为70 nm,最大可达10μ...     

合成CBN用氮硼化镁触媒的研究

本文在制备分析氮硼化镁常压相Mg_3BN_3的基础上,在400～1600℃、2.5～5.1GPa的温压条件下,考查了氮硼化镁常压相向高压相的转变。研究了以hBN为原料,氮硼化镁作触媒合成CBN的成核特性。     

六方氮化硼含量对铁基金刚石磨具性能的影响

通过真空烧结法制备含六方氮化硼(hBN)的铁基金刚石磨具试验条，研究hBN含量对样条的硬度、抗弯强度、抗冲击强度和磨耗比的影响规律，并用电镜分析其磨削面形貌，判断其磨削面烧伤情况。结果显示:添加hBN使磨具样品的密度、硬度、抗弯强度和抗冲击强度下降，分别由不添加hBN时的6.57 g/cm3、85.5 HRB、253 MPa、113.0 J/mm2依次下降到添加hBN体积分数为11%时的5.31 g/cm3、44.5 HRB、103 MPa、99.5 J/mm2，分别下降了19.2%、48.0%、59.3%、11.9%；且在相同的磨削条件下添加hBN能有效降低磨具的摩擦系数，提高磨具中金刚石的出刃率，进而大幅度降低磨削过程中磨具的烧伤，当hBN添加量体积分数为11%时其烧伤最小，且磨具的磨削效果最佳。      

涂敷六方氮化硼的电镀cBN磨头磨抛钛合金的试验研究

钛合金在磨抛加工时容易产生烧伤和黏附现象,严重影响其磨抛质量。本文利用超声振荡的方法,将六方氮化硼和缩丁醛制备成固体润滑剂并均匀涂敷在电镀cBN磨头上,对TC4钛合金进行了磨抛试验。试验结果表明：涂敷六方氮化硼润滑剂的磨头磨抛钛合金时,能获得Ra为1.30μm的磨抛表面,且磨削加工性能要优于无润滑剂的单层电镀cBN磨头。     

高温合金切削刀具的研究现状及进展

高温合金具有较高的强度、抗高温氧化性等性能,被广泛应用于各种领域中,其加工时切削温度高、加工硬化严重、刀具磨损严重,是最难加工的材料之一。本文综述了国内外高温合金切削刀具的研究现状。阐述了高温合金的切削特性,重点对高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、PCVB这几类高温合金切削刀具材料的研究现状进行了分析;同时,也对国内外切削高温合金刀具的结构、切削加工工艺参数以及磨损机理的研究现状进行了概述。在此基础上,发现高温合金切削刀具虽然已经研发设计出了多种新刀具材料、新切削工艺参数,但仍然需要进一步了解影响刀具性能的因素及刀具磨损机理。因此,本文提出了建立评估刀具使用性能体系和研发高性能的刀具材料是高温合金切削刀具的主要研究方向。     

Preparation of chemical dispersion coatings with included boron nitride

Abstract

Chemical metallisation of cubic boron nitride (cBN) in solutions containing copper ions has been achieved in order to use the metallised hard material for its inclusion in composite materials. It was found to be appropriate to work with smaller fractions of cBN grains, in order to avoid an uneconomically long period of electroless copper plating. The possibility of obtaining composite materials by copper chemical plating with included dispersed particles of cubic beta- and alpha hexagonal boron nitride with a grain size range of 50–80 μm for cBN and 1–5 μm respectively for hexagonal boron nitride on flexible materials of the pressed polyethylene terephthalate textile was shown.     

Effect of workpiece sulphur content on the degradation of a PCBN tool material

Tool degradation may be significantly different depending on small variations in chemical compositions of the workpiece material. The present study is an in-depth microstructure investigation of worn low content polycrystalline cubic boron nitride tool materials after dry hard turning of steels with low and high sulphur contents. The results illustrate the important role of sulphur content on the degradation of the crater zone. Sulphides tend to adhere on the wear surface and form layers that protect the tool from workpiece ingress. In the absence of sulphides in the workpiece material, no protective layer can form and iron compounds make their way into the tool microstructure already at lower cutting speeds (150 m/min) and preferably attack cBN grains compared to Ti(C,N) grains.