PcBN中cBN與結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，在結合劑和高溫高壓下聚結而成。PcBN的性能不僅取決于cBN微粉的質量，在很大程度上與結合劑有非常密切的關系。因此研究cBN與結合劑組份的相互作用機制，對于正確選用結合劑組份以及確定合理的燒結工藝具有重要的指導作用。
　　本文采用高溫高壓燒結工藝對cBN微粉與常用結合劑組份 Al、Ti、Si和TiC、TiN、TiC0.7N0.3構成的二元或多元混合體系進行燒結實驗，同時也考察了c

2、BN鍍鈦、結合劑中引入不同稀土氧化物對PcBN燒結的作用。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）等分析手段對樣品進行了物相、顯微結構和成分分析。
　　實驗結果表明：在5.5 GPa，Al與cBN在1400℃開始有明顯的反應發(fā)生，生成AlN和AlB2新物相。通過TEM、HRTEM及EDS分析可知，Al與cBN表面反應生成AlN，多余的B擴散進入富

3、Al區(qū)，反應生成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℃時就開始有明顯反應，生成TiN、TiN0.3和TiB2。產物 TixBy中的Ti/B比值隨著燒結溫度的升高而增大，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。鍍鈦cBN與Al、Ti、Si的高溫高壓燒結實驗結果說明，Ti鍍層的存在對cBN的結構穩(wěn)定有利

4、，對cBN具有保護作用，使得cBN與結合劑組份的反應溫度提高。cBN與TiC、TiN、TiC0.7N0.3在高溫高壓下燒結均沒有新的物相生成，彼此之間只是單純的燒結行為。
　　含稀土氧化物結合劑與cBN的高壓燒結實驗結果表明，不同種類的稀土氧化物對cBN的結構穩(wěn)定性具有不同的影響。當CeO2、Sm2O3以及La2O3的引入量達到某一含量時（分別為3.5vol％、3.5vol%以及5.5vol%），在高溫下可誘導cBN向hBN轉化。