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氮化硼超硬材料简介

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浏览:0 发布日期:2019-05-28 14:31:27【
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立方氮化硼(英文缩写CBN)是由六方氮化硼和触媒在高温高压下合成的超硬材料。这种超硬材料在已工业化应用的超硬材料中,硬度仅次于金刚石。立方热稳定性远高于金钢石,对铁系金属元素有较大的化...

1.氮化硼超硬材料简介

氮化硼


立方氮化硼(英文缩写CBN)是由六方氮化硼和触媒在高温高压下合成的超硬材料。这种超硬材料在已工业化应用的超硬材料中,硬度仅次于金刚石。立方热稳定性远高于金钢石,对铁系金属元素有较大的化学稳定性,因此立方磨具在铁基金属制品切削、磨削加工领域应用广泛,性能十分优异。

立方氮化硼有单晶体和多晶烧结体两种。单晶体是把六方氮化硼和触媒在压力为3000~8000兆帕、温度为800~1900℃ 范围内制得。典型的触媒材料选自碱金属、碱土金属、锡、铅、锑和它们的氮化物。立方氮化硼的晶形有四面体的截锥、八面体、歪晶和双晶等。工业生产的立方氮化硼有黑色、琥珀色和表面镀金属的,颗粒尺寸通常在1毫米以下。

2.氮化硼聚晶在金属切削领域的应用

立方氮化硼聚晶(PCBN)刀具是由许多细晶粒(0.1~100微米)CBN聚结而成的一类超硬材料产品。

它除了具有高硬度、高耐磨性外,还具有高韧性、化学惰性、红硬性等特点,并可用金刚石砂轮开刃修磨。在切削加工的各个方面都表现出优异的切削性能,能够在高温下实现稳定切削,特别适合加工各种淬火钢、工具钢、冷硬铸铁等高硬度难加工材料。刀具切削锋利、保形性好、耐磨性能高、单位磨损量小、修正次数少、利于自动加工,适用于从粗加工到精加工的所有切削加工。

PCBN具有CBN的大部分性能,又克服了CBN单晶晶面方向性解理的缺点,具有较多的性能优势:

1、高硬度。PCBN刀具的硬度仅次于金刚石,大大高于硬质合金和陶瓷刀具,因此可以加工硬度为HRC60以上的淬硬钢、铸铁和硬质合金。

2、高耐磨性。PCBN刀具的耐磨性远远高于硬质合金和陶瓷,其使用寿命通常是陶瓷刀具的3~5倍,硬质合金刀具的5~15倍。

3、高化学惰性。PCBN与铁族元素及其合金材料在1200~1300℃时不易发生化学反应,克服了聚晶金刚石刀具与铁的化学亲和性;具有较高的抗氧化能力,对各种材料的粘结、扩散作用比硬质合金小得多。

4、高热稳定性。PCBN的耐热性可以达到1400℃,比金刚石刀具(700~800℃)高得多.经使用证明1100℃以上的切削温度仍能维持高锋利的切削性能,适合于干式切削。

5、高导热性。在各类刀具材料中,PCBN的导热系数是79.54W/(m·k),仅次于金刚石,远远好于硬质合金,且随着温度的升高,PCBN的导热性能还会有所提高。

6、低摩擦系数。与其他刀具材料相比,PCBN摩擦系数低。PCBN与不同材料间的摩擦系数大致为0.1~0.3,而硬质合金为0.4~0.6,而且随着切削速度的提高,摩擦系数呈减小趋势,从而使切削力减小,并减少刀屑粘刀现象。


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