共价键化合物陶瓷结合剂对干切削PcBN刀具复合材料的影响

摘要

针对传统PcBN刀具材料由于结合剂的原因,存在整体热稳定性、抗磨损性偏低等问题,文章采用非化学计量比TiN0.3、TiN0.3+A1N及cBN表面镀钛等方法,研究了这些方法对结合剂与cBN界面结合的影响,讨论了界面形成的物相对PcBN性能的影响;文中采用SEM对样品的抛光表面和断口进行观察,利用EDS分析界面处的元素分布,利用XRD分析了样品的相组成;采用阿基米德排水法测量样品的密度,维氏硬度计测量样品的维氏硬度.利用高精密数控车床对PcBN刀具的切削性能进行了测试.结果证明:TiN0.3与cBN复合后的界面通过中间相TiB2相结合,A1N的加入促进了TiB2的生成,并改善了TiN0.3与cBN热膨胀系数的失配.cBN表面镀Ti后实现了界面成分的过渡,加入A1N后界面出现了A1元素的聚集.采用TiN0.3作为结合剂主相,在结合相中添加其它强共价键类金属碳化物或氮化物,通过对原料成分与合成条件的控制,烧结后获得了无低熔点或低硬度相致密的PcBN烧结体.PcBN烧结体具有高硬度,高强度,优异的耐高温性和耐磨损性.通过以TiN0.3作为结合剂主相与cBN的结合,成功制备了系列PcBN刀具材料,均被用来对淬火钢等硬质钢进行高速、高精度和高效切削,使以往主要采用磨削加工的难加工材料实现了切削加工.