常壓下低融結(jié)合劑cBN復(fù)合材料的制備與性能表征.pdf

1、聚晶立方氮化硼是由無(wú)數(shù)細(xì)小、無(wú)序排列的立方氮化硼(cBN)燒結(jié)而成。其晶粒無(wú)序排列，各向同性，克服了cBN單晶解理面的存在而導(dǎo)致的易脆弱性。同時(shí)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(xué)惰性等特點(diǎn)，因此作為刀具材料廣泛應(yīng)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(dú)特的作用。
　　 本實(shí)驗(yàn)選用工業(yè)生產(chǎn)的cBN微粉(型號(hào)：M850)及鍍鎳cBN。根據(jù)不同的結(jié)合劑采用不同的燒結(jié)方式。對(duì)于陶瓷和復(fù)合結(jié)

2、合劑采用冷壓成型，常壓燒結(jié)的方式。對(duì)于金屬結(jié)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(shù)對(duì)cBN進(jìn)行熱學(xué)性能分析；利用XRD、SEM及EDS等對(duì)PCBN燒結(jié)體進(jìn)行物相、微觀形貌及元素分布表征。同時(shí)對(duì)燒結(jié)體進(jìn)行了氣孔率和顯微硬度測(cè)試，考查了燒結(jié)溫度，成型制度，燒結(jié)氣氛，cBN含量對(duì)燒結(jié)體性能的影響。采用基于緊密堆積理論的Dinger-Funk方程對(duì)cBN進(jìn)行顆粒級(jí)配，研究了顆粒級(jí)配對(duì)燒結(jié)體性能的影響。

3、>　　 結(jié)果表明，采用復(fù)合結(jié)合劑常壓燒結(jié)的PCBN樣品比較疏松，cBN和結(jié)合劑的結(jié)合效果不是很好，1200℃保溫4小時(shí)樣品氣孔率為10.8％。陶瓷結(jié)合劑空氣中燒結(jié)效果好于Ar氣氛燒結(jié)的樣品，在空氣中1100℃燒結(jié)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(duì)cBN進(jìn)行級(jí)配后，坯體的致密度得到了提高，燒結(jié)狀況也有明顯的改善。小顆粒級(jí)配的氣孔率隨著燒結(jié)溫度的升高而降低，而大顆粒級(jí)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(shí)大顆粒配方的樣品硬度最高為1080HV，氣孔率最小為5.6％。當(dāng)燒結(jié)溫度高于900℃發(fā)生了cBN的逆轉(zhuǎn)化，出現(xiàn)hBN相，這將導(dǎo)致樣品品質(zhì)下降。在1000℃左右，cBN表面氧化生成的B2O3與結(jié)合劑生成硼鋁硅酸鹽，緊緊包裹著cBN顆粒，提高了結(jié)合劑和cBN的結(jié)合效果。同時(shí)結(jié)合劑中的K2O能改善玻璃相的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)PCBN的強(qiáng)度。但在更高的燒結(jié)溫度下(＞1200℃)，由于cBN氧化過(guò)于劇烈，伴隨著生成較多的N2