压力对PCBN复合材料烧结性质的影响及烧结机理研究

李勇 徐会文 张杰 金慧 邓韬 贾晓鹏

李勇, 徐会文, 张杰, 金慧, 邓韬, 贾晓鹏. 压力对PCBN复合材料烧结性质的影响及烧结机理研究[J]. 高压物理学报, 2016, 30(5): 363-368. doi: 10.11858/gywlxb.2016.05.003
引用本文: 李勇, 徐会文, 张杰, 金慧, 邓韬, 贾晓鹏. 压力对PCBN复合材料烧结性质的影响及烧结机理研究[J]. 高压物理学报, 2016, 30(5): 363-368. doi: 10.11858/gywlxb.2016.05.003
LI Yong, XU Hui-Wen, ZHANG Jie, JIN Hui, DENG Tao, JIA Xiao-Peng. Effects of Pressure on the Sintering Properties of PCBN Composite and Sintering Mechanism[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2016, 30(5): 363-368. doi: 10.11858/gywlxb.2016.05.003
Citation: LI Yong, XU Hui-Wen, ZHANG Jie, JIN Hui, DENG Tao, JIA Xiao-Peng. Effects of Pressure on the Sintering Properties of PCBN Composite and Sintering Mechanism[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2016, 30(5): 363-368. doi: 10.11858/gywlxb.2016.05.003

压力对PCBN复合材料烧结性质的影响及烧结机理研究

doi: 10.11858/gywlxb.2016.05.003
基金项目: 

国家自然科学基金 51172089

贵州省教育厅自然科学基金重点项目 KY[2013]183

贵州省科技厅联合基金 LH[2015]7232

铜仁学院博士科研项目 DS1302

中国博士后科学基金 2016M592714

详细信息
    作者简介:

    李勇(1981-), 男, 博士, 副教授, 主要从事超硬材料制备研究.E-mail:likaiyong6@163.com

  • 中图分类号: O521.2;O521.3

Effects of Pressure on the Sintering Properties of PCBN Composite and Sintering Mechanism

  • 摘要: 在高温高压条件下,通过硬质合金基体的高压原位熔渗法,研究了合成压力对聚晶立方氮化硼(PCBN)复合材料致密度、颗粒形貌及耐磨性的影响。测试结果显示:随着合成压力的提高,PCBN复合材料的致密度和耐磨性均有一定程度的提升。利用扫描电子显微镜和能谱仪对碳化钨合金基体与立方氮化硼的结合界面进行了测试分析。测试结果表明:在高温高压条件下,立方氮化硼聚晶层与碳化钨硬质合金层中的元素彼此扩散、渗透,形成金属过渡层,将二者牢固地结合在一起。

     

  • 图  PCBN合成实验组装图

    Figure  1.  Cell assembly used in PCBN synthesis experiment

    图  样品密度与合成压力的关系

    Figure  2.  Sample density vs. synthesis pressure

    图  当合成温度为900 ℃,合成压力分别为2.5、3.5和5.2 GPa时PCBN的SEM形貌

    Figure  3.  SEM morphologies of PCBN obtained under 2.5, 3.5 and 5.2 GPa at 900 ℃

    图  cBN微粉破碎及滑移重排示意图

    Figure  4.  Schematic diagram of cBN powder crush and slip rearrangement

    图  当合成温度为1 300 ℃,合成压力分别为4.7、5.1和5.5 GPa时PCBN的SEM形貌

    Figure  5.  SEM morphologies of PCBN obtained under 4.7, 5.1 and 5.5 GPa at 1 300 ℃

    图  样品耐磨性与合成压力的关系

    Figure  6.  Sample abrasion resistance vs. synthesis pressure

    图  cBN-WC界面的SEM形貌

    Figure  7.  SEM morphology of the cBN-WC interface

    图  cBN-WC界面的元素分布

    Figure  8.  Elements distribution of PCBN-WC interface

    图  cBN-WC界面的能量色散谱

    Figure  9.  Energy-dispersive spectrum of the cBN-WC interface

  • [1] KURT A, SEKER U.The effect of chamfer angle of polycrystalline cubic boron nitride cutting tool on the cutting forces and the tool stresses in finishing hard turning of AISI 52100 steel [J].Mater Des, 2005, 26(4):351-356. doi: 10.1016/j.matdes.2004.06.022
    [2] ARSECULARATNE J A, ZHANG L C, MONTROSS C, et al.On machining of hardened AISI D2 steel with PCBN tools [J].J Mater Process Technol, 2006, 171(2):244-252. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2005.06.079
    [3] ASLAN E.Experimental investigation of cutting tool performance in high speed cutting of hardened X210 Cr12 cold-work tool steel (62 HRC)[J].Mater Des, 2005, 26(1):21-27. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0261306904000937
    [4] 张瑜, 贺端威, 王永坤, 等.B6O/TiB2复合材料的高温高压反应烧结[J].高压物理学报, 2015, 29(3):178-184. http://www.gywlxb.cn/CN/abstract/abstract1801.shtml

    ZHANG Y, HE D W, WANG Y K, et al.Reactive sintering of B6O/TiB2 composites at high temperature and high pressure [J].Chinese Journal of High Pressure Physics, 2015, 29(3):178-184. http://www.gywlxb.cn/CN/abstract/abstract1801.shtml
    [5] 赵玉成, 孙金峰, 王明智.含纳米金刚石的立方氮化硼聚晶的制备[J].高压物理学报, 2007, 21(4):409-413. doi: 10.3969/j.issn.1000-5773.2007.04.013

    ZHAO Y C, SUN J F, WANG M Z.Preparation of cubic boron nitride polycrystalline containing nanodiamond[J].Chinese Journal of High Pressure Physics, 2007, 21(4):409-413. doi: 10.3969/j.issn.1000-5773.2007.04.013
    [6] JACKSON M J, DAVIS C J, HITCHINER M P, et al.High-speed grinding with CBN grinding wheels-applications and future technology [J].J Mater Process Technol, 2001, 110(1):78-88. doi: 10.1016/S0924-0136(00)00869-4
    [7] ZHAO Y C, WANG M Z.Effect of sintering temperature on the structure and properties of polycrystalline cubic boron nitride prepared by SPS [J].J Mater Process Technol, 2009, 209(1):355-359. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2008.02.005
    [8] 孟宪云, 张峻巍, 陈彦博, 等.半固态复合熔铸过程中SiC与2A11合金的润湿性[J].中国有色金属学报, 2001, 11(增刊2):77-80. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zgysjsxb2001z2017

    MENG X Y, ZHANG J W, CHEN Y B, et al.Wettability of SiC and 2A11 alloy in semi-solid casting process[J].The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2001, 11(Suppl 2):77-80. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zgysjsxb2001z2017
    [9] SITHEBE H S L, MCLACHLAN D, SIGALAS I, et al.Pressure infiltration of boron nitride preforms with molten aluminum[J].Ceram Int, 2008, 34(6):1367-1371. doi: 10.1016/j.ceramint.2007.03.033
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-10-20
  • 修回日期:  2016-01-14

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