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高性能多晶立方氮化硼烧结的研究

李延波  
【摘要】:立方氮化硼(cBN)是硬度仅次于金刚石的超硬材料,具有很好的抗氧化性和热稳定性,并且不与铁、镍基的金属反应。适合作为刀具的材料。各工业发达国家都把它作为提高经济效益,达到节能、高效、精密、自动化等目的的重要材料加以发展,并将其发展水平视为衡量一个国家技术进步的重要标志。我国的PcBN发展速度是不理想的,与国外在产品的品种和质量方面都存在很大的差距。 本文对高性能的立方氮化硼复合片的烧结进行了研究: 采用cBN粉末作为初始材料,在WC—Co基底上进行高温高压的烧结,实验采用直热式和旁热式两种组装,在不同的实验条件下进行探索,对得到的烧结体样品进行电镜和能谱分析,并进行硬度测试。实验结果表明:(1)使用直热式组装烧结时,烧结过程在很短时间内完成(小于1分钟),增加烧结时间,硬度没有明显变化;(2)直热式组装温度不稳定,难以烧结出比较好的立方氮化硼烧结体;(3)初始立方氮化硼粉末粒度过细时(10μ),Co在烧结体中很难扩散渗透,烧结体中有金属线产生,降低了复合片的力学性能。烧结体粒度太粗时(40μ),得到的烧结体也没有达到较高的硬度;(4)使用粒度为10μ和40μcBN粉末混合作为初始材料,在温度1500℃,压力6.0GPa,的条件下烧结30分钟,得到硬度比较高的烧结体(Knoop硬度达到3134)。 结合本实验结果,对影响PcBN性能的金属线、分层现象进行了分析。Co金属线的产生是由于在高温高压下,Co连接相在PcBN表面缺陷处偏析的结果,立方氮化硼层与WC—Co层的分层主要是由于粉末表面净化程度的影响或者实


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