聚晶立方氮化硼

摘要： 聚晶立方氮化硼(PcBN)是一种具有较高的硬度、较高的耐磨性和良好的化学稳定性的高温高压合成材料,其符合现代先进切削技术“高效率、高精度、柔性、绿色”的基本特点,被广泛应用于黑色金属切削加工工具领域。电火花放电磨削是加工聚晶立方氮化硼刀具有效的方法之一,特别适合于加工复杂形状和薄刃PcBN刀具。单脉冲放电磨削是研究电火花放电磨削加工机理的基础之一,是研究微尺度放电磨削的有效方法。文章在自主研发的单脉冲放电电源装置上开展试验,选择2μm粒度、90%cBN含量的PcBN复合片作为被加工材料,研究了单脉冲放电腐蚀坑的形貌及放电参数与材料去除率的关系,如腐蚀坑半径、腐蚀坑深度和深径比等。实验结果表明:随着脉冲持续时间的延长,放电腐蚀坑的半径和热影响面积先是快速增加,然后缓慢增加,最后趋于稳定;腐蚀深度一般在0.2~0.5μm范围内平缓变化,脉冲持续时间对放电腐蚀坑深度没有明显影响。随着脉冲持续时间的延长,腐蚀坑半径与深度之比在13~20范围内发生变化,基本呈现下降趋势。

摘要： 以CBN、WC、B、Al_(2)O_(3)等高纯度粉末为原料,在高温高压下合成了聚晶立方氮化硼(PCBN)复合材料,研究了不同烧结温度合成的PCBN复合材料的微观形貌、物相和力学性能。结果显示,在超高压6 GPa、温度1200~1500°C、合成时间700 s条件下,合成的PCBN组织主要由BN、WB_(2)和WB相组成。1500°C烧结时,PCBN综合力学性能较好,气孔率1.05%、抗弯强度789 MPa、显微硬度36.5 GPa、磨耗比9810。

摘要： 研究了激光水射流(LWJ)复合工艺加工聚晶立方氮化硼(PCBN)切削机理.LWJ系统集合了高功率CO2激光束和低压水射流,采用快速加热和冷却,实现了沿加工路径的断裂萌生和扩展.通过扫描电镜(SEM)和拉曼实验,确定了相变导致的断裂扩展切削机理.实验结果表明:激光加工和水射流淬火导致试样表面首先产生划痕,同时部分立方氮化硼(cBN)沿切割路径相变为六方氮化硼(hBN).由于hBN比cBN占有更大的体积,这导致周围材料的拉伸应力受约束膨胀和扩展.应力驱动激光加工的沟槽沿厚度方向传播,使试样分离,完成材料的切割.相变致裂是一种有效的切削机理,该模型可作为控制加工参数以提高立方氮化硼材料的加工质量.

摘要： 基于自制的PCBN材料性能参数,建立了焊接式60°刀尖角车刀模型,利用Deform软件仿真车刀精车45#淬火钢外圆,通过对比刀具的平均主切削力、应力场、温度场,获得最优结构参数为:前角γ0=-10°、后角α0=20°、主偏角κr=60°、刃倾角λ0=0°、刀尖圆弧半径rs=0.5 mm、钝圆半径ρ=0.1 mm;并得到切削用量参数切削速度vc=60 m/min、进给量f=0.05 mm/r、背吃刀量ap=0.15 mm时,车刀使用寿命最长;当切削速度vc=250 m/min、进给量f=0.05 mm/r、背吃刀量ap=0.25 mm时,45#淬火钢外圆的表面粗糙度值最小.按最优结构参数制作PCBN车刀并进行切削试验,结果表明,采用自制PCBN材料制作的焊接式车刀切削性能优于市售同类型PCBN车刀.

摘要： 在工业压力下合成的新型无粘结剂聚晶氮化硼材料,与普通含粘结剂聚晶立方氮化硼相比硬度更高、韧性和热稳定性更好,是铁基元器件精密和超精密切削加工的良好刀具材料.本文应用飞秒激光加工技术探索新型无粘结剂聚晶氮化硼材料的加工特性及材料去除机理,首先通过单脉冲实验计算该材料的烧蚀阈值,对不同功率下烧蚀孔的表面形貌特征进行了分析.然后通过微槽实验研究了飞秒激光参数对微槽尺寸的影响规律,基于微槽的表面形貌分析了材料去除机理.研究结果表明飞秒激光加工技术可以实现新型无粘结剂聚晶氮化硼材料的高精度加工.

摘要： 采用溶胶凝胶法在立方氮化硼(cBN)表面包裹SiO2,以铝粉、碳化硼粉和炭粉为烧结助剂,利用放电等离子烧结(SPS)技术在压力100 MPa和1700°C保温10 min的条件下制备聚晶立方氮化硼(PcBN),研究了PcBN的烧结性能、物相组成、微观形貌、力学性能以及所制备刀具的切削性能.结果表明:烧结助剂、原位反应和cBN颗粒活化等因素的共同作用促进了PcBN的致密化,其相对密度为97％;PcBN的主晶相为cBN,同时还存在SiO2、Al3 BC3、SiC相;PcBN的硬度为(38±3.5)GPa,抗弯强度为(425±23)MPa;在相同切削速度下,所制备的PcBN刀具前刀面的崩损面积以及后刀面的磨损带长度均小于日本知名公司所产PcBN(BN11)刀具的,当切削速度由200 m·min-1增加到400 m·min-1时,所制备的PcBN刀具的磨损程度轻于BN11刀具的,PcBN刀具的切削性能优于BN 11刀具的.

摘要： 对聚晶立方氮化硼(PCBN)复合片进行了电火花线切割加工试验研究.试验结果表明:在大峰值电流、小脉冲间隔、常压供液加工条件下,电火花线切割的正向运丝切割效率明显低于反向运丝.为提高正向运丝切割效率,供液系统加装了高压喷液供液装置,有效增加聚晶层极间的工作液进入量和流速,提高电蚀粒子和气泡等电蚀产物的排出,改善了极间放电条件,较常压浇注方式切割效率明显提高,富钴层台阶减小,表面质量得到进一步提高.

摘要： 聚晶立方氮化硼(PCBN)具有高硬度和好的耐磨性、导热性、高温稳定性及化学稳定性,在加工淬硬钢、灰铸铁、钛合金以及高温合金等难加工材料领域有广泛的应用.本文综述了PCBN用结合剂研究及应用概况,分别介绍了PCBN用金属/陶瓷单相型、金属和陶瓷复合型和新型金属陶瓷Ti3SiC2类化合物3种类型结合剂的结合机理及优缺点,其中重点介绍Ti3SiC2类新型结合剂的制备工艺和独特性能,并对其在制备过程中存在的问题进行阐述.

摘要： 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.本文回顾了国内50年来CBN及其制品的发展历程,取得了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,提出未来几年内国内PCBN刀具材料将重点提高复合片的强度、精细研究工艺、开发加工淬火铜用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.

摘要： 陶瓷结合PcBN超硬材料因其硬度高、耐磨性好、热稳定性高、化学惰性高等特点,广泛用于黑色金属加工领域.本文主要论述了当前常用金属粘结剂、陶瓷粘结剂、金属陶瓷粘结剂对陶瓷结合PcBN烧结及性能的影响,并简要分析了各类粘结剂的优缺点,以及其未来发展进行展望.

摘要： 淬火钢(45～68HRC)应用范围广泛,可用于动力传动机械元件、轴承和齿轮等领域.聚晶立方氮化硼(PCBN)由于,其极高的硬度、良好的耐热性及高导热性,几年来在淬火钢的加工领域得到迅猛发展.介绍了以淬硬钢件车削为关注点的全新PCBN牌号系列,研究重点在于延长刀具寿命、提高生产率,从而降低淬硬钢件车削应用中的零件成本.无论是在连续车削还是断续车削应用中,PCBN新牌号都展示出改善的抗月牙洼磨损能力及刀刃韧性.

摘要： 聚晶立方氮化硼(PCBN)复合片是以硬质合金为基底，上面铺放一层立方氮化硼(CBN)单晶细粉加粘接剂经过高温、高压下压制而成的刀具材料。本文采用了四个体系——未添加粘接剂、金属粘接剂、陶瓷粘接剂和金属+陶瓷粘接剂的粘接剂,以WC+Co为基底,利用高温高压条件,合成PCBN.通过扫描电镜的观察以及磨耗比、显微硬度和抗弯强度等的检测,得出采用金属+陶瓷粘接剂合成的PCBN综合性能较好.而通过X光衍射相分析得出,添加的金属粘接剂Al会与CBN在高温高压下发生化学反应,生成稳定的AlB2.利用扫描电子显微镜观察了各体系粘接剂合成的PCBN样品的微观组织结构，可以看出使用金属+陶瓷粘接剂合成PCBN组织结构分布均匀，只有少量聚集，同时又有CBN-CBN的连接，因而产品性能较好。

摘要： 本文研究了粘结剂中TiN与Al的含量的比例值(TiN:Al比例)变化对聚晶立方氮化硼(PCBN)的烧结行为及相关性能的影响,从而得到较佳TiN:Al的配制比例方案。通过对PCBN聚晶片物相、硬度、密度及微观形貌的分析,发现硬度与实测密度均随TiN:Al比例的减小而降低,而相对密度受新物相的生成及材料致密度等影响,当TiN:Al比例在1:1～1:2范围内时，烧结体微观形貌均匀一致。相对密度较大。切削后的后刀面磨损量较小。对于cBN-TiN-Al烧结体,宜选取TiN:A1比例为1:1～1:2范围。

摘要： 采用10μm的纯cBN微粉在不同高压烧结工艺参数(烧结压力、温度和时间)下制备了纯cBN烧结体,观察分析了不同烧结条件下cBN烧结体的微结构,测试分析了不同条件下烧结纯cBN烧结体的耐磨性和抗压强度,讨论了烧结压力、烧结温度和时间对纯cBN烧结体性能的影响规律,发现影响纯cBN烧结体性能最大的因素是烧结压力、其次是烧结温度和时间,得出了在本实验条件下较优纯cBN高压烧结工艺参数为压力9GPa、温度1700°C和时间240s,在此条件下高压烧结的纯cBN烧结体样品性能最高,其磨耗比为10200,抗压强度为2.52GPa.

摘要： 采用10μm的纯cBN微粉在不同高压烧结工艺参数(烧结压力、温度和时间)下制备了纯cBN烧结体,观察分析了不同烧结条件下cBN烧结体的微结构,测试分析了不同条件下烧结纯cBN烧结体的耐磨性和抗压强度,讨论了烧结压力、烧结温度和时间对纯cBN烧结体性能的影响规律,发现影响纯cBN烧结体性能最大的因素是烧结压力、其次是烧结温度和时间,得出了在本实验条件下较优纯cBN高压烧结工艺参数为压力9GPa、温度1700°C和时间240s,在此条件下高压烧结的纯cBN烧结体样品性能最高,其磨耗比为10200,抗压强度为2.52GPa.

摘要： 采用10μm的纯cBN微粉在不同高压烧结工艺参数(烧结压力、温度和时间)下制备了纯cBN烧结体,观察分析了不同烧结条件下cBN烧结体的微结构,测试分析了不同条件下烧结纯cBN烧结体的耐磨性和抗压强度,讨论了烧结压力、烧结温度和时间对纯cBN烧结体性能的影响规律,发现影响纯cBN烧结体性能最大的因素是烧结压力、其次是烧结温度和时间,得出了在本实验条件下较优纯cBN高压烧结工艺参数为压力9GPa、温度1700°C和时间240s,在此条件下高压烧结的纯cBN烧结体样品性能最高,其磨耗比为10200,抗压强度为2.52GPa.

摘要： 采用10μm的纯cBN微粉在不同高压烧结工艺参数(烧结压力、温度和时间)下制备了纯cBN烧结体,观察分析了不同烧结条件下cBN烧结体的微结构,测试分析了不同条件下烧结纯cBN烧结体的耐磨性和抗压强度,讨论了烧结压力、烧结温度和时间对纯cBN烧结体性能的影响规律,发现影响纯cBN烧结体性能最大的因素是烧结压力、其次是烧结温度和时间,得出了在本实验条件下较优纯cBN高压烧结工艺参数为压力9GPa、温度1700°C和时间240s,在此条件下高压烧结的纯cBN烧结体样品性能最高,其磨耗比为10200,抗压强度为2.52GPa.

摘要： 采用10μm的纯cBN微粉在不同高压烧结工艺参数(烧结压力、温度和时间)下制备了纯cBN烧结体,观察分析了不同烧结条件下cBN烧结体的微结构,测试分析了不同条件下烧结纯cBN烧结体的耐磨性和抗压强度,讨论了烧结压力、烧结温度和时间对纯cBN烧结体性能的影响规律,发现影响纯cBN烧结体性能最大的因素是烧结压力、其次是烧结温度和时间,得出了在本实验条件下较优纯cBN高压烧结工艺参数为压力9GPa、温度1700°C和时间240s,在此条件下高压烧结的纯cBN烧结体样品性能最高,其磨耗比为10200,抗压强度为2.52GPa.

摘要： 本发明涉及立方氮化硼、制造立方氮化硼的方法、含有立方氮化硼的砂轮、和烧结立方氮化硼压制体。具体地说，本发明涉及一种制造立方氮化硼的方法，其中在存在催化剂物质的情况下，将六方氮化硼置于立方氮化硼保持热力学稳定的条件下，由此使六方氮化硼进行相变以形成立方氮化硼，其中所述催化剂物质含有锂源、镁源和碳源。即使从六方氮化硼转变成立方氮化硼的相变率提高，也能改进立方氮化硼的性能。

摘要： 本发明涉及立方氮化硼、制造立方氮化硼的方法、含有立方氮化硼的砂轮、和烧结立方氮化硼压制体。具体地说，本发明涉及一种制造立方氮化硼的方法，其中在存在催化剂物质的情况下，将六方氮化硼置于立方氮化硼保持热力学稳定的条件下，由此使六方氮化硼进行相变以形成立方氮化硼，其中所述催化剂物质含有锂源、镁源和碳源。即使从六方氮化硼转变成立方氮化硼的相变率提高，也能改进立方氮化硼的性能。

摘要： 一种制造立方氮化硼的方法，其中在存在催化剂物质的情况下，将六方氮化硼置于立方氮化硼保持热力学稳定的条件下，由此使六方氮化硼进行相变以形成立方氮化硼，其中所述催化剂物质含有锂源、镁源和碳源。即使从六方氮化硼转变成立方氮化硼的相变率提高，也能改进立方氮化硼的性能。

摘要： 本发明提供一种聚晶立方氮化硼复合材料及其制备方法和应用，属于超硬材料技术领域。本发明提供的聚晶立方氮化硼复合材料，包括以下质量份数的制备原料：立方氮化硼60～100份，硼系烧结助剂和碳化钨5～30份，氧化铝和钴粉1～3份；所述硼系烧结助剂为高纯硼粉和/或碳化硼。本发明提供的聚晶立方氮化硼复合材料(PcBN)具有较高的硬度、强度以及优异的耐磨性能。实施例结果表明，本发明制得的PcBN的硬度为36.1～42.5GPa，磨耗比为8420～13700，抗弯强度至少达789.6MPa。

摘要： 本发明涉及超硬材料领域，具体而言，提供了一种聚晶立方氮化硼、制备方法及其应用、包含该聚晶立方氮化硼的刀具。所述聚晶立方氮化硼主要由以下体积份数的原料制备而成：立方氮化硼55‑65份、过渡金属的碳化物30‑38份和金属粉5‑7份；所述过渡金属为元素周期表第4、5或6副族中的至少一种；所述金属粉包括Al、Si或Ti中的至少一种。该聚晶立方氮化硼主要以特定体积份数的立方氮化硼、过渡金属的碳化物和金属粉制备而成，经过各原料的科学配合，具有硬度高、耐磨性能好的优点。

摘要： 本发明涉及超硬材料领域，具体而言，提供了一种无色透明聚晶立方氮化硼、制备方法及其应用、包含该无色透明聚晶立方氮化硼的刀具。所述无色透明聚晶立方氮化硼采用高纯六方氮化硼制备得到，高纯六方氮化硼中C元素的含量和O元素的含量均低于1021atoms/cm3。无色透明聚晶立方氮化硼的制备方法包括以下步骤：首先，对六方氮化硼粉体依次进行提纯和超净化，得到高纯六方氮化硼；然后对高纯六方氮化硼进行烧结即可得到无色透明聚晶立方氮化硼；超净化包括以下步骤：将六方氮化硼粉体依次在氨气、氮气和惰性气体的保护下进行煅烧。上述制备方法得到的聚晶立方氮化硼呈无色透明状态，且硬度和耐磨性更高。

摘要： 本发明提供一种聚晶立方氮化硼复合材料及其制备方法和应用，属于超硬材料技术领域。本发明提供的聚晶立方氮化硼复合材料，包括以下质量份数的制备原料：立方氮化硼60～100份，硼系烧结助剂和碳化钨5～30份，氧化铝和钴粉1～3份；所述硼系烧结助剂为高纯硼粉和/或碳化硼。本发明提供的聚晶立方氮化硼复合材料(PcBN)具有较高的硬度、强度以及优异的耐磨性能。实施例结果表明，本发明制得的PcBN的硬度为36.1～42.5GPa，磨耗比为8420～13700，抗弯强度至少达789.6MPa。

摘要： 本发明涉及超硬材料领域，具体而言，提供了一种聚晶立方氮化硼、制备方法及其应用、包含该聚晶立方氮化硼的刀具。所述聚晶立方氮化硼主要由以下体积份数的原料制备而成：立方氮化硼55‑65份、过渡金属的碳化物30‑38份和金属粉5‑7份；所述过渡金属为元素周期表第4、5或6副族中的至少一种；所述金属粉包括Al、Si或Ti中的至少一种。该聚晶立方氮化硼主要以特定体积份数的立方氮化硼、过渡金属的碳化物和金属粉制备而成，经过各原料的科学配合，具有硬度高、耐磨性能好的优点。

摘要： 本发明涉及超硬材料领域，具体而言，提供了一种无色透明聚晶立方氮化硼、制备方法及其应用、包含该无色透明聚晶立方氮化硼的刀具。所述无色透明聚晶立方氮化硼采用高纯六方氮化硼制备得到，高纯六方氮化硼中C元素的含量和O元素的含量均低于1021atoms/cm3。无色透明聚晶立方氮化硼的制备方法包括以下步骤：首先，对六方氮化硼粉体依次进行提纯和超净化，得到高纯六方氮化硼；然后对高纯六方氮化硼进行烧结即可得到无色透明聚晶立方氮化硼；超净化包括以下步骤：将六方氮化硼粉体依次在氨气、氮气和惰性气体的保护下进行煅烧。上述制备方法得到的聚晶立方氮化硼呈无色透明状态，且硬度和耐磨性更高。

摘要： 本发明公开了一种采用镀覆立方氮化硼制备聚晶立方氮化硼的方法，属于聚晶氮化硼的制备工艺领域，该方法包括以下步骤：a) 取镀覆立方氮化硼微粉、陶瓷结合剂和金属结合剂球磨混匀；b) 将上述混匀的物料置于模具中冷等静压成型后放入碳杯，与叶蜡石块组成组装块；c) 将组装块放入六面顶压机中压制烧结，烧结过程为：先升压至5.0～7.0GPa，然后升温至1300°C～1600°C，保温保压5～10min。本发明用镀覆立方氮化硼制备的聚晶立方氮化硼，具有内部组织均匀，不易出现裂纹，使用寿命长，切削效率高的优势。