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立方氮化硼是一种人造材料,其硬度仅次于金刚石,是世界上第二坚硬的材料,虽然硬度低于金刚石,但它拥有极高的热稳定性和化学惰性,在加工铁系金属时有金刚石无法比拟的优势。立方氮化硼单晶由于尺寸限制(目前最大尺寸单晶直径在1mm左右)大大制约了其应用,目前主要应用在磨轮,砂带等磨具方面,还不能充分发挥立方氮化硼加工铁系金属的优势。聚晶立方氮化硼(PCBN)复合材料由微米尺寸CBN(立方氮化硼)粉末与各种陶瓷或金属材料共同烧结形成所需规格尺寸的刀具材料,它是一种极其坚硬和热稳定极高的工具材料。聚晶立方氮化硼复合材具有极强的抗变形和高温耐磨性,通常比最接近的陶瓷材料高出一个数量级。 PCBN复合片是由立方氮化硼颗粒和一定比例的粘结剂在高温高压下烧结而成的。粘结剂在合成聚晶立方氮化硼的过程中起着重要的作用,加入适量的粘结剂可以降低烧结温度和压力,并能改善烧结体的性能。而TiN-Al粘接剂体系的PCBN复合片目前在国内外运用都极为广泛和成功。 本文通过实验研究发现,细化CBN的粒度能提高TiN-Al系PCBN复合片的致密度和组织均匀性,同时能抑制硬质合金中 Co的渗透和粘接剂的扩散,因此会降低TiN-Al系PCBN复合片的导电性。Al在高温高压下能跟CBN反应生成AlN,能很好地促进TiN-Al系PCBN复合片的烧结,增加烧结强度;因此适量的Al(10％左右)能提高TiN-Al系PCBN复合片的抗弯强度和耐磨性,但反应生成的AlN导电性极差因此也能降低PCBN的导电性。高温真空脱气处理能提高粉料活性,减少粉料吸附的气体杂质,促进粘接剂与CBN的反应和PCBN复合片的烧结,因此能提高TiN-Al系PCBN复合片的抗弯强度和耐磨性;800℃下保温1.5小时的脱气效果较好,合成的TiN-Al系PCBN复合片综合性能很好。组装方式影响PCBN的传压和保温效果以及隔离效果;旁热式组装的传压更均匀,保温更好,隔离效果更好,因此旁热式组装合成的TiN-Al系PCBN复合片组织更均匀,杂质含量更少,抗弯强度和耐磨性更高。