cBN-AlN的高溫高壓燒結(jié)研究.pdf

1、本文對(duì)立方氮化硼(cBN)、聚晶立方氮化硼以及與其相關(guān)的超硬材料的發(fā)展和應(yīng)用，作了比較詳細(xì)的介紹。作為超硬材料，cBN與金剛石有著相近的高硬度和高導(dǎo)熱性，相比兩者的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，cBN則要明顯的優(yōu)于金剛石。由于cBN的獨(dú)特優(yōu)良特性，廣泛應(yīng)用于淬硬鋼的加工、鑄鐵的加工、熱噴涂焊合金及相關(guān)材料的加工等。 整體燒結(jié)cBN與以往傳統(tǒng)燒結(jié)cBN復(fù)合片有著很大的區(qū)別，無論在合成原理方面，還是在物理和化學(xué)性能方面，兩者都存在著很大的差

2、異。選取恰當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑，會(huì)使cBN體現(xiàn)出非常優(yōu)異的機(jī)械性能和導(dǎo)熱性，在實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用市場(chǎng)方面有著極大的應(yīng)用潛力。與傳統(tǒng)的cBN燒結(jié)體復(fù)合片相比，cBN整體燒結(jié)體在韌性和導(dǎo)熱性方面，以及機(jī)械性能有著非常顯著的特色，目前有關(guān)cBN整體燒結(jié)的工藝及機(jī)理引起了人們廣泛的關(guān)注和研究。 本文研究了在5GPa、1400℃～1700℃條件下，在cBN-AlN燒結(jié)體系中，不同質(zhì)量百分比含量的AlN(分別為5％、10％、15％、20％)對(duì)cBN整體燒

3、結(jié)體的影響。在此燒結(jié)條件下，得到的cBN燒結(jié)體的硬度、形貌、新生成物質(zhì)相與燒結(jié)溫度、AlN含量有著很大關(guān)系。本文通過對(duì)在不同的實(shí)驗(yàn)條件下燒結(jié)的樣品的SEM、EDX、XRD、顯微硬度、抗彎強(qiáng)度(TRS)、切削試驗(yàn)等分析檢測(cè)研究。 結(jié)果表明：在cBN-AlN燒結(jié)體系中，在低溫?zé)Y(jié)區(qū)，AlN容易產(chǎn)生團(tuán)聚，隨著溫度升高，團(tuán)聚現(xiàn)象逐漸減少，高溫?zé)Y(jié)有利于AlN在燒結(jié)體中的均勻化，在本實(shí)驗(yàn)中，1700℃溫度區(qū)的燒結(jié)體的致密化相比其他低溫度區(qū)

4、的燒結(jié)體要好。 燒結(jié)體的顯微硬度隨著燒結(jié)溫度的升高而增加，當(dāng)燒結(jié)溫度在1600℃以上，燒結(jié)體的維氏硬度值達(dá)到3000kg/mm<'2>左右。隨著溫度繼續(xù)升高時(shí)，燒結(jié)體的維氏硬度略有降低。 通過XRD對(duì)不同燒結(jié)條件的燒結(jié)體進(jìn)行檢測(cè)分析，得到的燒結(jié)樣品出現(xiàn)了新物質(zhì)相Al<,2>O，其含量隨著燒結(jié)溫度的升高而增加。 抗彎強(qiáng)度(TRS)試驗(yàn)表明，燒結(jié)體的抗彎強(qiáng)度與燒結(jié)溫度有關(guān)，抗彎強(qiáng)度隨著溫度的升高而增加，在試驗(yàn)樣品中，

5、15％AlN含量1600℃的燒結(jié)體的抗彎強(qiáng)度最好。通過對(duì)斷裂斷口的進(jìn)一步分析，斷裂區(qū)是沿晶斷裂與穿晶斷裂共存，低溫區(qū)以沿晶斷裂為主，隨著燒結(jié)溫度的不斷升高，斷裂方式則逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐源┚嗔褳橹鳌?切削試驗(yàn)表明，15％AlN含量1600℃的燒結(jié)體在加工淬火鋼時(shí)切削壽命最長(zhǎng)，其切削路程達(dá)到4000m，同時(shí)顯微硬度高低與切削壽命長(zhǎng)短沒有必然的聯(lián)系，當(dāng)硬度值超過一定的量值時(shí)，刀具就可以切削淬火鋼。 通過對(duì)實(shí)驗(yàn)燒結(jié)體樣品的綜合分析與