將立方氮化硼微粉和Ti、AlN微粉按一定的質(zhì)量比進(jìn)行混料,在高溫和超高壓條件下合成聚晶立方氮化硼（PCBN）復(fù)合片,利用X射線衍射和掃描電子顯微鏡對(duì)試樣的物相組成和顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,研究了燒結(jié)溫度對(duì)PCBN的力學(xué)性能、顯微結(jié)構(gòu)以及切削性能的影響。研究表明:在超高壓5.5 GPa,高溫1400～1550℃之間,PCBN復(fù)合片中的物相由BN、AlN、TiN、TiB2和W組成;PCBN中的cBN顆粒通過(guò)反應(yīng)生成的物相彼此連接;PCBN的力學(xué)性能和切削性能隨燒結(jié)溫度的升高增強(qiáng)。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)陶瓷. 2020,56(08)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

不同燒結(jié)溫度得到的PCBN樣品的X射線衍射圖

圖2為不同燒結(jié)溫度下PCBN樣品的氣孔率曲線圖。從圖可知，氣孔率隨著溫度的升高而降低，當(dāng)溫度升高到1550℃時(shí)，PCBN的氣孔率僅為0.85%，說(shuō)明燒結(jié)溫度的升高對(duì)PCBN樣品的致密性有促進(jìn)作用。結(jié)合劑組分中含有金屬鈦，從XRD圖譜分析可知，當(dāng)燒結(jié)溫度達(dá)到1400℃時(shí)，金屬鈦就已經(jīng)與cBN完全反應(yīng)，生成TiN和TiB。PCBN樣品致密性與以下原因有關(guān)：結(jié)合劑組分中含有金屬鈦，在超高壓狀態(tài)下，當(dāng)溫度升高時(shí)，固態(tài)Ti熔融變成液相，和AlN一起在體系內(nèi)部流動(dòng)，填充于cBN與cBN晶粒之間，促進(jìn)了cBN與結(jié)合劑化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，生成新物相牢固地將cBN顆粒黏結(jié)在一起，從而減小PCBN內(nèi)部氣孔的產(chǎn)生；同時(shí)燒結(jié)體的收縮率增大，在超高壓和高溫的共同作用下樣品內(nèi)部各晶粒之間結(jié)合性越來(lái)越好，使生成的PCBN物相分布更加均勻，結(jié)構(gòu)更加致密。2.3 斷面顯微結(jié)構(gòu)分析

燒結(jié)溫度同樣影響樣品的斷裂方式。從圖4可以看出，不同燒結(jié)溫度樣品的斷口均凹凸不平，斷裂以沿晶斷裂為主，其中，低溫時(shí)（1400℃）燒結(jié)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較松散，斷裂過(guò)程中裂紋會(huì)沿著cBN與結(jié)合劑的界面結(jié)合薄弱處斷裂，形成沿晶斷裂（如圖4(e)(f)中橢圓實(shí)線所示）。高溫時(shí)（1550℃）燒結(jié)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密，觀察到如圖4(f)中矩形虛線所示的明顯的鋸齒狀晶粒，和如圖4(f)中橢圓虛線所示的晶粒拔出現(xiàn)象，說(shuō)明cBN與結(jié)合劑的界面結(jié)合力較強(qiáng)，在PCBN中伴隨有穿晶斷裂，當(dāng)裂紋遇到cBN顆粒并穿過(guò)，需要克服顆粒斷裂形成新表面的表面能，從而損失裂紋擴(kuò)展的能量，可以起到增韌補(bǔ)強(qiáng)作用（圖4(f)中矩形實(shí)線圈出）。由于低溫時(shí)cBN與結(jié)合劑之間為弱結(jié)合界面，結(jié)合強(qiáng)度較低，當(dāng)裂紋產(chǎn)生時(shí)，首先會(huì)沿著這些弱結(jié)合界擴(kuò)展。隨著燒結(jié)溫度的升高，致密化程度提高，結(jié)合劑與cBN之間的結(jié)合強(qiáng)度增大，cBN顆粒發(fā)生穿晶斷裂，會(huì)對(duì)PCBN材料起到增韌補(bǔ)強(qiáng)作用。2.4 硬度分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]cBN-TiN-Al合成PCBN復(fù)合片及其性能研究[J]. 陳超,莫培程,林峰,陳家榮,謝德龍,肖樂(lè)銀,潘曉毅.  中國(guó)陶瓷. 2019(07)
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本文編號(hào)：3275416