D0I:10.13374/j.is8m1001053x.1979.01.012 立方氮化硼的高压烧结 粉未治金教研室殷声赖和怡 摘 要 立方氮化硼(CBN)是一种硬度仅次于金刚石的人工合成超硬材料。本文研究了立方氨化 硼在高压下的烧结工艺。发现CBN粉末料的纯度和表面状况对CBN聚晶的高压烧结有着十分 重要的影响。实验证明，无论纯CBN或加有金属粘结剂的CBN聚晶，采用尽可能高的压力 和选择合适的烧结温度才能得到高性能的聚晶。本文对CBN聚晶中粘结剂的作用和纯CBN 聚晶的强度进行了理论探讨和实验论证。並认为CBN的高压烧结具有碳化物等粉末冶金材 料热压过程的基本特征，颗粒滑动和压碎、塑性变形、体积扩散、晶界扩散等是高压烧结时 的致密化机构。 一、前 言 立方氨化硼(CBN)是近年发展起来的超硬材料。它的硬度接近于金刚石。但其热稳 定性和化学惰性（尤其是对铁)比金刚石好得多。CBN在镍基超合金、淬火钢和冷硬铸铁 的切削磨削加工中，已显示了它的优越性〔1、2、3、4)。 CBN自1957年人工合成后(5]，由于其粒度小，在一段时间内，只限于作磨料。为了扩 人其应用，Bo venkerk和Wentorf等人最早进行CBN聚晶的研究〔6、T们。聚晶体是由任 意取向的小晶粒组成，它不象单晶那样容易沿着单一的解理面裂碎。无数取向不一的小晶粒 阻碍了裂纹的传播和扩展。因此，聚晶具有较高的强度和韧性。 我们对CBN聚晶高压烧结的某些规律进行了研究，並取得了一些结果。CBN/@质合金 复合刀片，是有前途的新型工具材料。我们也作了些工作。但这个问题木文不准备讨论。 二、实 验 CBN的合成和烧结都是在DS-029型3600/600吨六面顶压机上进行的。烧结聚晶1装知 图1所示。 高压腔的压力，是根据常温下笼等金属的电阻随压力增大而发生突变时的相变点压力的 已知数据来标定(Bi1-25.5千巴，Ba1-m55千巴，Bi-t77千巴)。 高压腔的温度用铂銠热电偶测量。操作时，通过调整输入功率来调节温度。 对CBN聚晶进行了物理一机械性能和磨耗比测定。 磨耗比是聚晶对Zy,80目中硬SC砂轮进行磨削时，聚晶的失重与砂轮失重之比。 142立 方 氮 化 硼 的 高 压 烧 结 粉 末冶金 教研 室 殷 声 赖和 怡 摘 要 立方氮 化硼 是一种 硬度 仅次 于金 刚石的人工合 成超 硬 材料 C B N ) ( 。 本文研究 了立 方氮化 硼 在高压下 的烧 结工 艺 。 发 现 粉末 料 的纯度 和表面 状 况对 聚 晶 的高压 烧结 有着十 分 C C B N B N 重要 的影响 。 实验 证 明 , 无 论纯 C B N 或 加 有金属 粘结 剂 的 C B N 聚 晶 , 采 用尽可 能高 的压 力 和 选择 合适 的烧 结温度才 能得 到高 性能 的聚 晶 。 本 文 对 C B N 聚 晶 中粘 结剂 的 作 用和 纯 C B N 聚 晶的 强度进行 了理论探讨 和实验论 证 。 亚认 为 C B N 的高压 烧结 具 有碳化物 等粉末 冶 金材 料热压 过程 的基 本特征 , 颗 粒 滑动和压 碎 、 塑 性变 形 、 体积扩 散 、 晶界扩 散 等是高压 烧 结时 的 致密 化机 构 。 一 、 前 二~一 一叫_ 口 立方 氮化硼 ( C B N ) 是近 年发 展起 来 的超 硬材料 。 它 的 硬度接 近 于金 刚石 。 但 其热 稳 定性 和化 学惰 性 ( 尤其 是对 铁 ) 比 金 刚石 好得 多 。 C B N 在 镍基超 合 金 、 淬 火钢 和 冷 硬铸 铁 的 切 削 磨削 加工 中 , 已显示 了它 的优越性 ( 1 、 2 、 3 、 4〕 。 C B N 自1 9 5 7年人工 合 成后 〔5〕 , 由于其粒度小 , 在一 段 时间 内 , 只 限 于作磨料 。 为 了扩 大其应 用 , B o v e n k e r k 和 W e n t o r f 等人最 早 进行 C B N 聚 晶的研 究 〔6 、 7〕 。 聚 晶体是 由任 意取 向 的小 晶粒组 成 , 它不 象单 晶那样容 易 沿着单一 的解理 面裂 碎 。 无数取 向不一的小 晶粒 阻碍 了 裂纹 的传播 和扩 展 。 因此 , 聚 晶具 有较高 的强度 和韧 性 。 我们对 C B N 聚 晶高压 烧结 的某 些规 律进行 了研究 , 业 取得 了一 些 结果 。 C B N / 硬质 合金 复合 刀 片 , 是有前途 的新 型 工具材料 。 我们 也 作 了些 工 作 。 但这 个问题 本文不 准 备讨论 。 一 之赤 , 汀人 一 、 夕 又 刁丝 C B N 的合 成和 烧结都 是在 D S 一 02 9型 3 6 0 0 / 6 0 0吨 六面 顶压机 上进行 的 。 烧 结 聚晶组装 如 图 1 所 示 。 高压 腔 的压 力 , 是根据 常 温下邻 等金属 的 电阻 随压 力 增大而发 生 突变 时的 相变点 压 力 的 已知 数据来标定 ( B i : _ : 2 5 . 5 千 巴 , B a 工一 : 5 5 千 巴 , B i卜 , 7 7千 巴 ) 。 高压 腔的温 度 用铂姥 热 电偶测 量 。 操作 时 , 通过调 整 输入 功 率来调 节 温度 。 对C B N 聚 晶进 行了物理 一机械性能和 磨耗 比 测定 。 磨 耗 比 是 聚 晶对 Z y t 80 目中硬 S I C 砂轮进行磨削时 一 , 聚晶 的失重 与砂 轮 失重 之比 。 14 2 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1979. 01. 012