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PcBN刀具材料在高速硬态切削中的应用研究

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硬质合金 2010年第6期27卷 365-369页

作者：刘瑞平邓福铭向兆兵中国矿业大学(北京)超硬刀具材料研究所北京100083

简要介绍了PcBN刀具材料的高压高温烧结制备方法及其物理力学性能特点、高速切削技术与硬态切削技术的特点以及PcBN刀具材料对高速硬态加工的适应性。分析和探讨了高速硬态切削对PcBN材料性能的要求,认为限制PcBN应用于高速硬态切削的... 详细信息

简要介绍了PcBN刀具材料的高压高温烧结制备方法及其物理力学性能特点、高速切削技术与硬态切削技术的特点以及PcBN刀具材料对高速硬态加工的适应性。分析和探讨了高速硬态切削对PcBN材料性能的要求,认为限制PcBN应用于高速硬态切削的主要是其高温力学性能,包括高温强度、高温硬度、高温韧性等。介绍了目前国外高速切削用PcBN材料的研究新进展,列举了PcBN刀具应用于高速硬态加工领域的实例,指出纳米级无任何粘结剂的PcBN刀具材料的开发与应用对推动我国的高速切削加工技术具有十分重要的意义。

关键词：聚晶立方氮化硼高速切削硬态切削性能

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PCBN刀具在切削加工中的应用

农机化研究 2005年第6期27卷 205-207页

作者：郭丽君潍坊学院山东潍坊261041

聚晶立方氮化硼(PCBN,PolycrystallineCubicBoronNitride)是立方氮化硼(CBN,CubicBoronNitride)颗粒加结合剂在高温高压下烧结而成的非天然的物质,其硬度仅次于金刚石,且具有较好的导热性和耐磨性、较高的热稳定性和优良的化学稳定性,... 详细信息

聚晶立方氮化硼(PCBN,PolycrystallineCubicBoronNitride)是立方氮化硼(CBN,CubicBoronNitride)颗粒加结合剂在高温高压下烧结而成的非天然的物质,其硬度仅次于金刚石,且具有较好的导热性和耐磨性、较高的热稳定性和优良的化学稳定性,是理想的切削铁系金属的刀具材料。根据结合剂种类的不同及CBN含量的不同,PCBN刀具的切削性能也有所不同。为此,介绍了PCBN刀具材料的物理性能和切削性能,阐述了PCBN刀具在不同切削领域应用的特点,并对其关键技术进行了探讨。

关键词：金属学与金属工艺聚晶立方氮化硼应用刀具切削加工

PcBN基体孕镶金刚石复合材料的制备与性能研究

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PcBN基体孕镶金刚石复合材料的制备与性能研究

作者：曹鑫吉林大学

学位级别：硕士

金刚石及立方氮化硼均为性能优异的超硬材料,立方氮化硼在机械加工?切削刀具领域表现优异,而金刚石在石油?地质钻探等行业应用广泛?本文试图将二者的优异性能结合,以立方氮化硼?镀钛金刚石以及多种粘结剂为原料,利用高温高压烧结方法,... 详细信息

金刚石及立方氮化硼均为性能优异的超硬材料,立方氮化硼在机械加工?切削刀具领域表现优异,而金刚石在石油?地质钻探等行业应用广泛?本文试图将二者的优异性能结合,以立方氮化硼?镀钛金刚石以及多种粘结剂为原料,利用高温高压烧结方法,制备一种以聚晶立方氮化硼为基体,金刚石颗粒为耐磨相的复合材料(PcBN-dia),以适应深孔坚硬岩层复杂条件下的钻探?在压力5 GPa?温度1400500℃?保温时间控制在1000s以内,制备出PcBN-dia新型复合材料?利用多种分析手段,如扫描电镜(SEM)?X射线衍射仪(XRD)?能谱分析仪(EDS)?拉曼分析仪(Raman光谱)等对该复合材料的界面结合情况?组织形貌?物相成分进行了分析,并对材料的显微硬度?耐磨性?耐热性?抗冲击性等力学性能进行了测试?结果表明:金刚石颗粒良好地分布在立方氮化硼基体中,金刚石未发生石墨化,PcBN基体与金刚石颗粒的界面结合紧密,在界面处含有TiN?AlN和TiB等化合物,这有利于PcBN基体对金刚石颗粒的牢固包裹?PcBN基体的显微硬度约为40GPa,PcBN-dia复合材料相对于标准碳化硅砂轮的磨耗比为45163,耐热性为1148℃,且具有良好的抗冲击性能?与传统的金属基体-金刚石复合材料?PDC及PcBN相比,PcBN-dia的某些性能指标具有其独特的优势,可望在地质钻探?石油天然气钻井?石材加工等领域获得应用。

关键词：高温高压烧结聚晶立方氮化硼金刚石复合材料耐热性

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高熵陶瓷结合PcBN的制备与性能研究

高熵陶瓷结合PcBN的制备与性能研究

作者：吴浩阳燕山大学

学位级别：硕士

商用PcBN刀具材料一般分为高含量cBN和低含量cBN两种级别。前者由陶瓷相构成的PcBN结合剂,其中含有80%～95%的cBN,而后者通常由Ti(C,N)、Al N等陶瓷结合剂构成,含有50%～80%的cBN。一般而言,PcBN含cBN量越高,拥有的硬度和热导率越高,这... 详细信息

商用PcBN刀具材料一般分为高含量cBN和低含量cBN两种级别。前者由陶瓷相构成的PcBN结合剂,其中含有80%～95%的cBN,而后者通常由Ti(C,N)、Al N等陶瓷结合剂构成,含有50%～80%的cBN。一般而言,PcBN含cBN量越高,拥有的硬度和热导率越高,这使得高cBN含量的PcBN更适用于加工高硬度合金和组织中含有硬质点的材料,如冷硬铸铁、硬质合金、耐热合金等被广泛应用于汽车、航空航天、重工业领域的材料。合适的PcBN刀具会有更高的效率,更好的加工精度,所以高cBN含量的PcBN结合剂的研究显得十分重要。本文通过使用TiN/TiB/Al/Zr O(简写A4)、过渡金属碳化物/TiN/TiB/Al/Zr O(HECC-A4)、过渡金属硼化物/TiN/TiB/Al/Zr O(HECB-A4)代替传统的金属或陶瓷作为高cBN含量的PcBN结合剂。利用机械合金化和高温高压烧结的方法来制备PcBN,通过XRD、Raman、SEM和EDS、热分析分析方法及硬度、断裂韧性和磨耗比等性能测试,研究了结合剂类型、烧结温度、cBN粒度和结合剂含量对PcBN烧结体组织结构及性能的影响。结果表明:随着cBN含量的增加,cBN粒径的减少,当含量为90 vol.%、95 vol.%时,结合剂直接粘结在cBN表面,使得部分的cBN微粒之间直接接触。三种结合剂的PcBN都受cBN含量因素影响较大,在cBN含量为90 vol.%时,PcBN的硬度和断裂韧性均达到最佳。三种结合剂中HECC-A4结合的PcBN性能最佳,为:3225 HV和9.10 MPa?m;其次为HECB-A4结合的PcBN:3254 HV和8.98 MPa?m;最后为A4结合的PcBN:2908 HV和7.71 MPa?m。温度升高使得cBN含量为85 vol.%的PcBN结构更加致密,综合性能提高,因为在较低温度时一些相反应未能发生。HECC-A4结合剂PcBN内部产生了高熵陶瓷相(Ti,V,Zr,Nb,Hf,Ta,Mo,W)C,以及Hf Ta C、Hf TaVC等次级相。HECB-A4结合剂PcBN除了产生P6/mmm(191)结构的高熵陶瓷(Al,Ti,V,Cr,Nb,Mo,Ta)B外,还产生了Fm-3m(225)结构的中熵陶瓷(Zr,Nb,Hf,Ta)N。对力学性能最佳的PcBN进行热分析表明其初始氧化温度和软化温度满足刀具干切削的要求。

关键词：聚晶立方氮化硼高熵陶瓷高温高压组织结构性能

PCBN可转位面铣刀的设计及其切削性能研究

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PCBN可转位面铣刀的设计及其切削性能研究

作者：宗万栓中原工学院

学位级别：硕士

聚晶立方氮化硼(PCBN)具有硬度高、耐磨性好、不易与铁族金属发生粘结等特点,广泛应用于难加工材料切削、高速铣削、硬切削等领域。而目前铣削淬硬钢、灰铸铁等难加工材料所用的硬质合金面铣刀普遍存在铣削速度低、加工质量有待提高的... 详细信息

聚晶立方氮化硼(PCBN)具有硬度高、耐磨性好、不易与铁族金属发生粘结等特点,广泛应用于难加工材料切削、高速铣削、硬切削等领域。而目前铣削淬硬钢、灰铸铁等难加工材料所用的硬质合金面铣刀普遍存在铣削速度低、加工质量有待提高的问题。本课题就是针对淬硬钢、灰铸铁的铣削加工,以聚晶立方氮化硼作为刀具材料,设计开发了一款用于高效铣削的可转位面铣刀,这种面铣刀目前市场上还没有成功的试制案例。首先,本文对铣削过程特点和铣削力机理作出详细的阐述,对铣削加工时单齿和多齿铣削力模型的建立、单位铣削力和动态铣削力频谱之间的关系作了理论分析;基于刀具切削原理和单位铣削力变化对铣削力频谱影响的研究,综合考虑刀具设计的经验值,针对淬硬钢、灰铸铁等难加工材料的高效铣削,设计开发了一款PCBN可转位面铣刀。在此基础上绘制出了PCBN可转位面铣刀的生产制造图纸,并结合企业生产实际,给出了面铣刀加工制造工艺流程,加工出了所设计的面铣刀。然后,针对淬硬钢的加工,采用所设计的PCBN面铣刀与目前加工此类材料常用的硬质合金面铣刀进行对比切削试验,通过分析得知:PCBN可转位面铣刀的铣削性能要优于硬质合金面铣刀,在合理切削参数的条件下,其铣削效果可以媲美磨削效果。最后,通过PCBN刀具对灰铸铁HT200进行铣削力测试试验,使用最小二乘法和回归分析原理建立了铣削力经验模型,分析试验结果发现三个方向的铣削力中,切向铣削力Fz最大,其次是轴向铣削力Fx和径向铣削力Fy。并且铣削力随铣削深度和每分钟进给量增加而增大,随主轴转速的增加而减小。

关键词：聚晶立方氮化硼可转位面铣刀铣削力铣削性能

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PCBN刀具的设计与使用

超硬材料与工程 2001年第4期 9-16页

作者：刘献礼严复刚等哈尔滨理工大学

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高速加工中超硬材料刀具性能及进展

机电工程技术 2013年第4期42卷 8-14,4页

作者：王成勇周玉海余新伟广东工业大学广东广州510006 广州铁路职业技术学院广东广州510430 广西大学广西南宁530004

对高速加工用超硬材料金刚石刀具、聚晶立方氮化硼刀具的性能,类型和国内外制造和研究现状进行综合评述。详细阐述三种高速加工用金刚石刀具性质和应用特性,国内外制造企业现状,以及聚晶立方氮化硼刀具特性及应用。并以各向同性人工合... 详细信息

对高速加工用超硬材料金刚石刀具、聚晶立方氮化硼刀具的性能,类型和国内外制造和研究现状进行综合评述。详细阐述三种高速加工用金刚石刀具性质和应用特性,国内外制造企业现状,以及聚晶立方氮化硼刀具特性及应用。并以各向同性人工合成石墨高速加工中金刚石刀具应用、发动机缸体缸盖高速铣削PCBN刀具应用、航空用钛合金高速车削PCBN刀具应用为例说明超硬材料刀具在高速加工中的优势,为制造企业选用高速加工超硬材料刀具提供指导和支持。

关键词：高速加工超硬材料金刚石刀具聚晶立方氮化硼难加工材料

КИБОРИТ聚晶的制造、结构、性能、应用

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超硬材料与工程 2001年第3期 28-33页

作者：王光祖

指出了以CBN为基的КИБОРИТ超硬多晶材料的结构和性质与制造条件之间的联系。分析探讨了它用作工具和结构材料的前景。

关键词：聚晶立方氮化硼 PCBV 制造结构性能

PcBN复合材料及其用作刀具的发展现状研究

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中原工学院学报 2019年第5期30卷 1-7页

作者：李启泉孙长红刘书锋中原工学院材料与化工学院河南郑州451191 郑州职业技术学院材料工程系河南郑州450010 郑州博特硬质材料有限公司河南郑州450001 信阳市德福鹏新材料有限公司河南信阳464000 信阳市德隆超硬材料有限公司河南信阳464000 河南省金刚石工具技术国际联合实验室河南郑州451191 河南省金刚石碳素复合材料工程技术研究中心河南郑州451191

为了更深入地了解聚晶氮化硼复合材料及其用作刀具研究的发展现状,对氮化硼的多样性、聚晶氮化硼复合材料的制备、聚晶氮化硼刀具的发展历程和应用等进行了综述。氮化硼主要有六方氮化硼微晶、六方氮化硼纳米片、立方氮化硼超硬材料、... 详细信息

为了更深入地了解聚晶氮化硼复合材料及其用作刀具研究的发展现状,对氮化硼的多样性、聚晶氮化硼复合材料的制备、聚晶氮化硼刀具的发展历程和应用等进行了综述。氮化硼主要有六方氮化硼微晶、六方氮化硼纳米片、立方氮化硼超硬材料、聚晶立方氮化硼。聚晶氮化硼复合材料的合成方式有高压烧结和低压烧结两种,高压烧结已经应用于聚晶立方氮化硼刀具生产,而低压烧结在制备大块体尺寸的聚晶氮化硼复合材料时更有优势,应加快低压烧结技术的研发。

关键词：聚晶立方氮化硼六方氮化硼超硬材料刀具