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WC-B-Al_(2)O_(3)作结合剂的聚晶立方氮化硼复合材料性能研究

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矿冶工程 2022年第4期42卷 164-166,172页

作者：林芳芳河南省计量科学研究院河南郑州450008

以CBN、WC、B、Al_(2)O_(3)等高纯度粉末为原料,在高温高压下合成了聚晶立方氮化硼(PCBN)复合材料,研究了不同烧结温度合成的PCBN复合材料的微观形貌、物相和力学性能。结果显示,在超高压6 GPa、温度1200~1500℃、合成时间700 s条件下,... 详细信息

以CBN、WC、B、Al_(2)O_(3)等高纯度粉末为原料,在高温高压下合成了聚晶立方氮化硼(PCBN)复合材料,研究了不同烧结温度合成的PCBN复合材料的微观形貌、物相和力学性能。结果显示,在超高压6 GPa、温度1200~1500℃、合成时间700 s条件下,合成的PCBN组织主要由BN、WB_(2)和WB相组成。1500℃烧结时,PCBN综合力学性能较好,气孔率1.05%、抗弯强度789 MPa、显微硬度36.5 GPa、磨耗比9810。

关键词：立方氮化硼聚晶立方氮化硼 WB_(2) 高温高压合成结合剂磨耗比烧结

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高导热聚晶立方氮化硼的制备及性能研究

高导热聚晶立方氮化硼的制备及性能研究

作者：王文杰天津大学

学位级别：硕士

材料的传热性能在电子器件的应用和能源开发中发挥着重要作用。随着现代工业和科学技术的飞速发展,器件的散热对热管理材料提出了更高的要求。立方氮化硼(cBN)优异的导热性能使其在散热领域有很好的应用前景。本文以cBN粉体为原料,Al/Al... 详细信息

材料的传热性能在电子器件的应用和能源开发中发挥着重要作用。随着现代工业和科学技术的飞速发展,器件的散热对热管理材料提出了更高的要求。立方氮化硼(cBN)优异的导热性能使其在散热领域有很好的应用前景。本文以cBN粉体为原料,Al/Al-Si/Al N-Si为结合剂,采用高温高压烧结(HTHP)方法,制备了高导热聚晶立方氮化硼(PcBN)复合材料。并通过XRD测试了PcBN的物相组成,SEM表征了微观形貌,闪光法测试了热导率,数字源表测试了体积电阻率。系统地研究了结合剂含量、结合剂配比、结合剂引入方式以及烧结温度对PcBN复合材料的影响。在Al-Si结合剂PcBN的基础上,引入金刚石,优化PcBN复合材料的综合性能。研究了金刚石添加量、金刚石粒径以及烧结温度对PcBN性能的影响。结果表明:Al结合剂中加入适量的Si,可以使得PcBN更加致密,促进热导率的提升。但是过量Si的残留会导致PcBN体积电阻率发生骤降。采用Al N-Si作为结合剂制备的PcBN综合性能不如Al-Si结合剂的PcBN复合材料性能。温度的升高有利于提高PcBN复合材料的致密性,使热导率得到大幅的提升。当Al-Si结合剂含量为10 wt.%,Al:Si配比为9:1,烧结温度为1600℃时,PcBN的综合性能最好。此时PcBN的热导率为140.0 W mK,体积电阻率为1.06*10Ω·cm。金刚石添加剂可显著提高Al-Si-cBN复合材料的综合性能。添加金刚石虽然会使烧结体的致密度略微降低,但可使Al-Si-cBN复合材料的热导率和体积电阻率得到显著提升。适当增大金刚石的粒径也能提高D-Al-Si-cBN复合材料的热导率。当金刚石添加含量为8 wt.%,金刚石粒径为2.5-5μm,烧结温度为1550℃时,PcBN复合材料的综合性能最好。此时PcBN复合材料的热导率为174.5 W mK,体积电阻率为1.19*10Ω·cm。

关键词：聚晶立方氮化硼复合材料热导率高温高压

铝系聚晶立方氮化硼复合材料的高温高压制备及性能研究

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铝系聚晶立方氮化硼复合材料的高温高压制备及性能研究

作者：王邵瑀天津大学

学位级别：硕士

高温高压方法制备的聚晶立方氮化硼(PcBN)复合材料,凭借其硬度高、耐磨性高、摩擦系数低、高温性能优异等特点,在黑色金属及其合金材料的加工中应用非常广泛。本课题针对PcBN复合材料存在的韧性不足问题,通过结合剂体系的一系列改进,对... 详细信息

高温高压方法制备的聚晶立方氮化硼(PcBN)复合材料,凭借其硬度高、耐磨性高、摩擦系数低、高温性能优异等特点,在黑色金属及其合金材料的加工中应用非常广泛。本课题针对PcBN复合材料存在的韧性不足问题,通过结合剂体系的一系列改进,对复合材料的韧性进行了优化,研究了不同结合剂体系下烧结温度和结合剂含量对PcBN复合材料烧结性能的影响。一元体系PcBN复合材料中,AlN体系烧结致密性较差,其抗弯强度和相对密度为447.3 MPa、98.11%。Al体系烧结过程中有液相参与,复合材料综合性能更好,其抗弯强度和相对密度分别为498.73 MPa、98.74%。复合结合剂体系综合性能较一元体系提升明显。Al-AlN系PcBN复合材料中,在烧结温度为1500℃,结合剂含量为15 wt.%时,复合材料综合性能最佳,此时,其抗弯强度和维氏硬度分别为606.92 MPa、47.67 GPa。在Al-AlN体系基础上引入Si后,复合材料的最佳烧结温度降低,韧性进一步提升。Al-AlN-Si系PcBN复合材料中,抗弯强度和断裂韧性最大值分别为643.47 MPa、5.81 MPa·m。Al-SiN系PcBN复合材料中,原位生成的Si起到了液相传质促进致密的作用,复合材料维氏硬度和断裂韧性最大值分别达到47.39 GPa、5.91 MPa·m。在Al-SiN体系基础上引入金刚石后,复合材料的韧性提升明显。添加4 wt.%金刚石时,Diamond/PcBN复合材料的抗弯强度和断裂韧性达到最大值,分别为726.27 MPa、7.46 MPa·m。此外,对Diamond/PcBN复合材料的差热分析表明,适量添加金刚石不会破坏复合材料的热稳定性。

关键词：聚晶立方氮化硼金刚石铝系结合剂高温高压力学性能

聚晶立方氮化硼(PCBN)的制备及应用研究进展

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金刚石与磨料磨具工程 2008年第4期28卷 81-86页

作者：彭进侯永改董企铭邹文俊西安交通大学材料科学与工程学院西安710049 河南工业大学材料科学与工程学院郑州450007

本文通过CBN与其他刀具材料的对比,指出PCBN的高硬度、高耐磨性和高热稳定性的特点。文献表明有结合剂的PCBN正朝着高断裂韧性、高耐磨性方向发展,同时尺寸越来越大,结合剂体系以金属陶瓷为主,其中陶瓷组分包括TiN、AlN、Si_3N_4、TiC等... 详细信息

本文通过CBN与其他刀具材料的对比,指出PCBN的高硬度、高耐磨性和高热稳定性的特点。文献表明有结合剂的PCBN正朝着高断裂韧性、高耐磨性方向发展,同时尺寸越来越大,结合剂体系以金属陶瓷为主,其中陶瓷组分包括TiN、AlN、Si_3N_4、TiC等,金属有Co、Ti、Al等。无结合剂的纯PCBN和表面镀覆PCBN也正在积极研究中,高纯PCBN具有与纯CBN接近的力学性质。根据加工材料的成分和微观结构决定PCBN刀具的应用,努力使切割工具和工具材料标准化。

关键词：聚晶立方氮化硼工具进展

聚晶立方氮化硼用结合剂及其制备工艺的研究进展

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金刚石与磨料磨具工程 2019年第2期39卷 46-50页

作者：李良陈玉奇周爱国南阳师范学院机电工程学院上海电机学院材料学院上海201306 河南理工大学材料科学与工程学院

聚晶立方氮化硼(PCBN)具有高硬度和好的耐磨性、导热性、高温稳定性及化学稳定性,在加工淬硬钢、灰铸铁、钛合金以及高温合金等难加工材料领域有广泛的应用。本文综述了PCBN用结合剂研究及应用概况,分别介绍了PCBN用金属/陶瓷单相型、... 详细信息

聚晶立方氮化硼(PCBN)具有高硬度和好的耐磨性、导热性、高温稳定性及化学稳定性,在加工淬硬钢、灰铸铁、钛合金以及高温合金等难加工材料领域有广泛的应用。本文综述了PCBN用结合剂研究及应用概况,分别介绍了PCBN用金属/陶瓷单相型、金属和陶瓷复合型和新型金属陶瓷Ti_3SiC_2类化合物3种类型结合剂的结合机理及优缺点,其中重点介绍Ti_3SiC_2类新型结合剂的制备工艺和独特性能,并对其在制备过程中存在的问题进行阐述。

关键词：聚晶立方氮化硼结合剂 MAX相

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聚晶立方氮化硼刀具及其制造技术综述

地质与勘探 1996年第4期32卷 59-64页

作者：刘一波屠厚泽陈庆寿中国地质大学

首先介绍了聚晶立方氯化硼（ＰＣＢＮ）刀具的优异性能及其应用领域。然后从几个方面综述了ＰＣＢＮ刀具制造的关键技术及其发展现状。

关键词：聚晶立方氮化硼切削刀具超硬材料立方氮化硼

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聚晶立方氮化硼的制备方法及应用进展

金刚石与磨料磨具工程 2015年第2期35卷 74-80页

作者：陈永杰王海阔彭进徐三魁邹文俊邵华丽夏学锋河南工业大学材料科学与工程学院郑州450001 中国机械工业国际合作有限公司郑州450018

对近年来国内外聚晶立方氮化硼(polycrystalline cubic boron nitride,PCBN)及其复合片的制备方法和工业应用进行了综述,主要介绍了烧结型、生长型和生长–烧结型聚晶立方氮化硼的制备方法;系统论述了采用直接转化法、钎焊法和一次烧结... 详细信息

对近年来国内外聚晶立方氮化硼(polycrystalline cubic boron nitride,PCBN)及其复合片的制备方法和工业应用进行了综述,主要介绍了烧结型、生长型和生长–烧结型聚晶立方氮化硼的制备方法;系统论述了采用直接转化法、钎焊法和一次烧结法制备聚晶立方氮化硼复合片的进展;并对聚晶立方氮化硼在汽车制造、轴承和超精密工具等行业中的应用进行了概述。最后,对聚晶立方氮化硼及其复合片未来发展方向进行了展望。

关键词：聚晶立方氮化硼制备方法工业应用展望

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聚晶立方氮化硼刀具加工砂轮模具的新工艺

机械 1995年第1期22卷 33-34,41页

作者：张鹏重庆工业管理学院

简述聚晶立方氮化硼的性能和应用范围，详细介绍用ＬＦ０１０刀具以车代磨加工模具钢的新工艺，指出在一定场合下用聚晶立方氮化硼，是加工难加工材料有效而经济的刀具材料。

关键词：聚晶立方氮化硼模具刀具砂轮模具加工

聚晶立方氮化硼复合材料的高温高压合成及性能研究

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聚晶立方氮化硼复合材料的高温高压合成及性能研究

作者：姜紫凌天津大学

学位级别：硕士

聚晶立方氮化硼复合材料具有硬度高、耐磨性好、热稳定性好以及物理化学性质稳定等一系列优点,被广泛应用于淬硬钢、铸铁和高温合金等难加工材料的高速切削加工。本课题在高温高压的条件下,分别研究了结合剂体系(SiC-Al、TiCN-Al、TiAlC... 详细信息

聚晶立方氮化硼复合材料具有硬度高、耐磨性好、热稳定性好以及物理化学性质稳定等一系列优点,被广泛应用于淬硬钢、铸铁和高温合金等难加工材料的高速切削加工。本课题在高温高压的条件下,分别研究了结合剂体系(SiC-Al、TiCN-Al、TiAlC-Al),烧结温度和结合剂含量对聚晶立方氮化硼复合材料物相组成,微观组织形貌和力学性能的影响。以SiC-Al为结合剂体系的聚晶立方氮化硼复合材料,在烧结温度1500℃,结合剂含量为20 wt.%时,表现出较优的力学性能,抗弯强度达到563.32 MPa,相对密度为97.6%,维氏硬度为45.61 GPa,断裂韧性为5.20 MPa·m。在此基础之上,通过增强相SiC的引入,样品的力学性能得到了显著提高。当SiC含量为15 wt.%时,其断裂韧性最高为7.38 MPa·m,当SiC含量为10 wt.%时,其抗弯强度达到最优值为695.85 MPa。与未添加SiC的复合材料相比,分别提高了41.9%和23.5%。这主要归因于SiC与SiC之间良好的的协同作用以及SiC的拔出、桥连和裂纹偏转等增韧机制。以TiCN-Al为结合剂体系,聚晶立方氮化硼复合材料在烧结温度1550℃,结合剂含量20 wt.%时,获得最好的综合性能。相对密度为99.3%,抗弯强度达到为590.54 MPa,维氏硬度为49.50 GPa,断裂韧性为6.42 MPa·m,磨耗比为1.05。在此基础之上,进一步探究了TiCN-Al-Co结合剂体系对聚晶立方氮化硼复合材料性能的影响。Co的加入显著降低了烧结温度,在1450℃时,烧结体能达到TiCN-Al体系在1550℃下相媲美的性能。TiAlC-Al作为结合剂体系制备的聚晶立方氮化硼复合材料中,TiAlC的分解程度会对烧结体的性能造成较大影响,在1300℃时,未完全分解的层状TiAlC能通过挤压、变形、滑移等形式有效阻碍裂纹扩展,对复合材料的断裂韧性有显著改善,达到7.18 MPa·m。

关键词：聚晶立方氮化硼复合材料结合剂高温高压力学性能