基于PcBN应用的立方氮化硼触媒法高压高温合成
张旺玺1
崔卫民2
梁宝岩1
孙长红3
李启泉3
刘书锋4
孙玉周5
1.中原工学院材料与化工学院,河南郑州450007;河南省金刚石工具技术国际联合实验室,河南郑州450007;河南省金刚石碳素复合材料工程技术研究中心,河南郑州4500072.信阳市德福鹏新材料有限公司,河南信阳464000;郑州博特硬质材料有限公司,河南郑州4500013.中原工学院材料与化工学院,河南郑州450007;信阳市德福鹏新材料有限公司,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450007;河南省金刚石碳素复合材料工程技术研究中心,河南郑州4500074.郑州博特硬质材料有限公司,河南郑州,4500015.河南省金刚石工具技术国际联合实验室,河南郑州450007;河南省金刚石碳素复合材料工程技术研究中心,河南郑州450007;中原工学院建筑工程学院,河南郑州450007
摘要：聚晶立方氮化硼(PcBN)具有优异的高硬度、耐热和耐磨等多种物理性能,已经成为重要的刀具材料,应用领域广阔.立方氮化硼(cBN)是硬度仅次于金刚石的超硬材料,利用cBN的超硬特性,可以制成聚晶立方氮化硼.以六方氮化硼(hBN)为原料,经静态触媒法超高压高温反应,可以得到PcBN特殊要求的cBN.研究了hBN预处理后的粒度和结晶度,合成cBN的二阶升压工艺中暂停时间及台阶压力,诱导剂的添加等工艺变化对cBN合成的影响.采用N2气氛热压烧结法对hBN进行预处理,明显改变了hBN的结晶度,但是其粒度变化不大.对于粒度相近的hBN,其结晶度的变化对cBN合成结果影响更显著.采用较低结晶度的hBN合成cBN时转化率较高,cBN晶体的粒度相对较小,正是合成PcBN的理想原料.合成cBN时,台阶压力高,cBN成核较多;台阶压力低,成核少;台阶压力低时,晶粒较大,晶形明显变好.随着暂停时间的延长,cBN的成核率降低,产量减少,粒度明显增大,晶形完整率提高.通过添加B、Si或Ce等晶形诱导剂,可以调整cBN晶体的颜色、晶形和杂质含量等.为了得到用于制备PcBN的高质量cBN,控制合成工艺条件为:台阶压力4.0 GPa,终态压力4.6 GPa,暂停时间15 s,合成温度1 390℃.
关键词：立方氮化硼六方氮化硼聚晶立方氮化硼超硬材料刀具
分类号：TQ164(电热工业、高温制品工业)
资助基金：国家自然科学基金(11472316)河南省创新型优秀科技团队项目(CXTD2013048)河南省高等学校科技创新团队支持计划(151RTSTHN004)河南省教育厅自然科学研究重点项目(17A430034)河南省教育厅自然科学研究重点项目(18A430035)
论文发表日期：2018-05-02
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：5( 18-22 )
英文信息