高溫高壓制備聚晶立方氮化硼的工藝及性能研究.pdf

1、立方氮化硼（cBN）具有硬度高、耐磨性好、耐高溫、惰性好等優(yōu)點(diǎn)，使用聚晶立方氮化硼（PcBN）刀具加工金屬、鈦合金、高溫合金等難加工材料是未來發(fā)展的趨勢(shì)。
　　本實(shí)驗(yàn)采用溶膠-凝膠工藝對(duì)cBN粉體表面包裹SiO2。選擇鋁粉、硼粉和活性炭粉為燒結(jié)助劑，采用六面頂壓機(jī)高溫高壓燒結(jié)制備聚晶立方氮化硼。利用原位反應(yīng)生成碳化硅晶須和鋁硼碳（Al3BC3）增強(qiáng)增韌PcBN；同時(shí)研究了SiC的含量、燒結(jié)工藝對(duì)PcBN性能的影響規(guī)律。通過X射線衍

2、射（XRD）和掃描電子顯微鏡（SEM）分析觀察所得樣品的物相組成和微觀結(jié)構(gòu)，并測(cè)試分析了PcBN樣品的硬度、強(qiáng)度等力學(xué)性能。取得了以下成果：
　　（1）以正硅酸乙酯為硅源，采用溶膠-凝膠法，在 cBN粉體顆粒表面包裹一層二氧化硅（SiO2），將包裹后的cBN與活性炭粉混合后在氬氣（Ar）氣氛保護(hù)下加熱至1500℃保溫2h，成功制備出cBN-SiCw復(fù)合粉體。所得粉體中碳化硅晶須（SiCw）均勻分布在cBN顆粒周圍，并與cBN結(jié)合牢

3、固。
　?。?）以立方氮化硼、鋁粉、硼粉、活性炭粉為原料，采用六面頂高溫高壓燒結(jié)制備聚晶立方氮化硼，借助Al-B-C間原位反應(yīng)生成鋁硼碳（Al3BC3），促進(jìn)PcBN的燒結(jié)。在1450℃保溫10 min、5 GPa壓力條件下成功制備出致密度高達(dá)98％的PcBN樣品，所得樣品材料的維氏硬度最大值可達(dá)到46.7±2.1 GPa，其抗彎強(qiáng)度最大值可達(dá)到385.7±6.8 MPa。
　　（3）以 cBN-SiCw復(fù)合粉體為主相材料，

4、以鋁粉、硼粉、活性炭粉為燒結(jié)助劑，高溫高壓制備PcBN；選擇SiCp替代SiCw的量直接與cBN和燒結(jié)助劑混合后高溫高壓制備PcBN，對(duì)比分析了SiCw、SiCp的添加對(duì)PcBN性能的影響。當(dāng)SiCp含量為15 wt.%時(shí)，樣品的硬度達(dá)到同組最大值39.4±1.2 GPa，當(dāng)SiCp含量為20 wt.%時(shí)，樣品的抗彎強(qiáng)度達(dá)到同組最大值381±17 MPa，斷裂韌性達(dá)到同組最大值5.81±0.33 MPa?m1/2；當(dāng)SiCw含量為20