常壓下低融結合劑cBN復合材料的制備與性能表征.pdf

1、聚晶立方氮化硼是由無數(shù)細小、無序排列的立方氮化硼(cBN)燒結而成。其晶粒無序排列，各向同性，克服了cBN單晶解理面的存在而導致的易脆弱性。同時聚晶立方氮化硼具有硬度高、抗沖擊韌性好、熱穩(wěn)定性高和化學惰性等特點，因此作為刀具材料廣泛應用于高硬度材料、難加工材料的切削加工，特別是在加工黑色金屬發(fā)揮了獨特的作用。
　　 本實驗選用工業(yè)生產的cBN微粉(型號：M850)及鍍鎳cBN。根據(jù)不同的結合劑采用不同的燒結方式。對于陶瓷和復合結

2、合劑采用冷壓成型，常壓燒結的方式。對于金屬結合劑以鍍鎳cBN為原料，在真空熱壓下制備聚晶立方氮化硼。利用DTA-TG技術對cBN進行熱學性能分析；利用XRD、SEM及EDS等對PCBN燒結體進行物相、微觀形貌及元素分布表征。同時對燒結體進行了氣孔率和顯微硬度測試，考查了燒結溫度，成型制度，燒結氣氛，cBN含量對燒結體性能的影響。采用基于緊密堆積理論的Dinger-Funk方程對cBN進行顆粒級配，研究了顆粒級配對燒結體性能的影響。

3、>　　 結果表明，采用復合結合劑常壓燒結的PCBN樣品比較疏松，cBN和結合劑的結合效果不是很好，1200℃保溫4小時樣品氣孔率為10.8％。陶瓷結合劑空氣中燒結效果好于Ar氣氛燒結的樣品，在空氣中1100℃燒結樣品氣孔率最小為8.9％，顯微硬度為750HV。采用緊密堆積理論對cBN進行級配后，坯體的致密度得到了提高，燒結狀況也有明顯的改善。小顆粒級配的氣孔率隨著燒結溫度的升高而降低，而大顆粒級配的樣品相反。兩組配方的顯微硬度均隨溫度

4、的升高而增大。在1100℃時大顆粒配方的樣品硬度最高為1080HV，氣孔率最小為5.6％。當燒結溫度高于900℃發(fā)生了cBN的逆轉化，出現(xiàn)hBN相，這將導致樣品品質下降。在1000℃左右，cBN表面氧化生成的B2O3與結合劑生成硼鋁硅酸鹽，緊緊包裹著cBN顆粒，提高了結合劑和cBN的結合效果。同時結合劑中的K2O能改善玻璃相的網絡結構，增強PCBN的強度。但在更高的燒結溫度下(＞1200℃)，由于cBN氧化過于劇烈，伴隨著生成較多的N2