PcBN中cBN與結(jié)合劑的相互作用研究.pdf

1、立方氮化硼聚晶（PcBN）是以cBN微粉為主要原料，在結(jié)合劑和高溫高壓下聚結(jié)而成。PcBN的性能不僅取決于cBN微粉的質(zhì)量，在很大程度上與結(jié)合劑有非常密切的關(guān)系。因此研究cBN與結(jié)合劑組份的相互作用機(jī)制，對(duì)于正確選用結(jié)合劑組份以及確定合理的燒結(jié)工藝具有重要的指導(dǎo)作用。
　　本文采用高溫高壓燒結(jié)工藝對(duì)cBN微粉與常用結(jié)合劑組份 Al、Ti、Si和TiC、TiN、TiC0.7N0.3構(gòu)成的二元或多元混合體系進(jìn)行燒結(jié)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)也考察了c

2、BN鍍鈦、結(jié)合劑中引入不同稀土氧化物對(duì)PcBN燒結(jié)的作用。采用X射線衍射（XRD）、X射線能譜（EDS）、透射電子顯微鏡（TEM）、選區(qū)電子衍射（SAED）以及掃描電子顯微鏡（SEM）等分析手段對(duì)樣品進(jìn)行了物相、顯微結(jié)構(gòu)和成分分析。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在5.5 GPa，Al與cBN在1400℃開始有明顯的反應(yīng)發(fā)生，生成AlN和AlB2新物相。通過TEM、HRTEM及EDS分析可知，Al與cBN表面反應(yīng)生成AlN，多余的B擴(kuò)散進(jìn)入富

3、Al區(qū)，反應(yīng)生成AlB2。在Al與cBN的界面形成了AlN和AlB2組成的界面層，界面層的厚度約為5～7 nm；Ti與cBN在1300℃時(shí)就開始有明顯反應(yīng)，生成TiN、TiN0.3和TiB2。產(chǎn)物 TixBy中的Ti/B比值隨著燒結(jié)溫度的升高而增大，出現(xiàn)了從TiB2→Ti3B4→TiB的演變過程；Si與cBN在所考察的溫度范圍基本不與cBN反應(yīng)。鍍鈦cBN與Al、Ti、Si的高溫高壓燒結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，Ti鍍層的存在對(duì)cBN的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定有利

4、，對(duì)cBN具有保護(hù)作用，使得cBN與結(jié)合劑組份的反應(yīng)溫度提高。cBN與TiC、TiN、TiC0.7N0.3在高溫高壓下燒結(jié)均沒有新的物相生成，彼此之間只是單純的燒結(jié)行為。
　　含稀土氧化物結(jié)合劑與cBN的高壓燒結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同種類的稀土氧化物對(duì)cBN的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性具有不同的影響。當(dāng)CeO2、Sm2O3以及La2O3的引入量達(dá)到某一含量時(shí)（分別為3.5vol％、3.5vol%以及5.5vol%），在高溫下可誘導(dǎo)cBN向hBN轉(zhuǎn)化。