【摘要】：當(dāng)前主流聚晶立方氮化硼(Polycrystalline cubic Boron Nitride,簡稱PcBN)產(chǎn)品是由碳化鈦、氮化鈦和鋁等為結(jié)合劑與cBN混合均勻,在高溫高壓下燒結(jié)而成的復(fù)合材料。為降低陶瓷結(jié)合劑的脆性,一般添加一定量的鈷、鎳等金屬提高韌性,而鋁的作用則是降低燒結(jié)溫度,提高這類材料與cBN的結(jié)合能力。這類PcBN刀具硬度較高,沖擊韌性較好,但鈷、鎳的存在,使刀具存在軟點,降低耐熱溫度,極大影響刀具的綜合性能。本文利用機械合金化方法合成的非化學(xué)計量比TiN_(0.3)的空位效應(yīng)來活化燒結(jié),從而降低燒結(jié)溫度;通過添加微量過渡族金屬碳化物和改進制備/燒結(jié)工藝來改善材料的力學(xué)性能。本項目探究了制備工藝、結(jié)合劑種類、結(jié)合劑含量配比、cBN含量及粒度組合、燒結(jié)溫度等對PcBN燒結(jié)體性能的影響,結(jié)合XRD、SEM和EDS等分析方法分析各種因素對燒結(jié)體性能的影響規(guī)律。并不斷改進實驗方案,以期不斷優(yōu)化PcBN的性能。實驗結(jié)果表明:燒結(jié)時提高壓力,cBN粒度(μm)組合為(2～5):(0.5～1):(0.1～0.5)=3:5:2時,均能增大燒結(jié)體的致密度,優(yōu)化材料力學(xué)性能。WC系PcBN壓強5.5 GPa,燒結(jié)溫度1440℃,保溫10 min時,燒結(jié)體的硬度、致密度和磨耗比最高,可分別達到24.9 GPa、0.9825和352;WC/VC系PcBN壓強5.5 GPa,燒結(jié)溫度在1420℃,保溫10 min時,燒結(jié)體的硬度、致密度和磨耗比最高,可分別達到27.8 GPa、0.9998和457;WC/ZrC系PcBN壓強5.5 GPa,燒結(jié)溫度1480℃,保溫10 min時,燒結(jié)體的硬度、致密度和磨耗比最高,可分別達到25.0 GPa、0.9975和513。挑選若干組力學(xué)性能較好,耐磨性較好的實驗樣品制成刀具,切割40 Cr鋼棒。相同燒結(jié)及切割工藝條件下,添加微量組分VC和ZrC可以使刀頭切削后月牙洼磨損更小。適宜的溫度能夠增強結(jié)合劑對cBN的粘結(jié)強度,充分高效利用磨粒的切削作用。提高cBN濃度,刀頭韌性急劇惡化,耐磨性降低,切割時磨損更嚴(yán)重。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB33
【圖文】：

第 2 章 實驗研究方法與內(nèi)容等組合在一起，用鋁箔紙包裹放入高溫高壓用葉臘石塊中待用。2.3.2 高溫高壓燒結(jié)本實驗的高溫高壓燒結(jié)裝置如圖 2-1，采用旁熱式的加熱模式。將組合好的葉臘石塊放在國產(chǎn) CS-IB 型鉸鏈?zhǔn)饺嗽旖饎偸骓攭簷C中高溫高壓燒結(jié)，實驗前用熱電偶來校核六面頂壓機的溫度-功率曲線，用固定壓力-相變點的參量來表征壓力。燒結(jié)的條件：壓力 5~5.5 GPa，溫度 1300~1600 ℃，保溫 10 min。用高壓噴砂（綠碳化硅）沖擊所制得的燒結(jié)體，以顯現(xiàn)出燒結(jié)樣品的實際表面狀態(tài)，判斷燒結(jié)溫度的高低（燒結(jié)溫度過高則中間硬度低于四周，燒結(jié)溫度過低則中間硬度高于四周）。

TiC0.3N0.7。TiN0.3/AlN/cBN 三元系復(fù)合燒結(jié) 60:40，其燒結(jié)生成的物相（XRD）基本不20 30 40 50 60 70 802-Theta(Degree) Intensity(a.u.) 6:47:3 BN C0.3N0.7Ti C AlBX00℃、5 GPa、10 min 條件下 TiN0.3/AlN/cBN 燒結(jié)cBN 在掃描電鏡下的圖片，cBN 顆粒在電鏡棱狀。燒結(jié)體的斷口掃描圖中，cBN 也會表現(xiàn)會無規(guī)則斷裂），可以從形貌上辨別 cBN 在

第 3 章 PcBN 組分的設(shè)計與分析積比 TiN0.3:AlN=7:3 的 PcBN 燒結(jié)體斷口掃描圖，各種物相間的結(jié)合狀態(tài)。在高倍顯微鏡下黑色棱狀在沿 111 方向滑移破裂或沿 111 面生長），所處位置 非 111 面方向自身強度高）則為 cBN；黑色團粒狀 AlN；表面灰白色或者純白色堆積在黑色 cBN 或 Ti（B、N）。由圖 3-3 可知 cBN 周圍聚集大量的中增大結(jié)合劑與 cBN 之間的粘結(jié)程度。AlN 聚集成塊的方向平整斷開（其自身強度低于周圍其它化合物

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本文編號：2800766