论文摘要
随着机械制造加工工业的发展,聚晶立方氮化硼（PcBN）作为刀具材料的作用日趋重要。PcBN的性能不仅取决于立方氮化硼（cBN）单晶的质量,在很大程度上还取决于结合剂的性能。本文利用放电等离子烧结工艺（SPS）,对cBN单晶与常用结合剂组份（Al、Ti、Si或TiC、TiN、TiC0.7N0.3）构成的二元或多元混合体系进行烧结实验,并采用DSC、XRD、TEM、SAED以及SEM等分析手段对样品进行了物相、显微结构和成分分析,用以研究SPS工艺条件下cBN与结合剂组份的结合机理。结果表明:从室温到1600℃,惰性（Ar）气氛中,cBN在1327.5℃左右,发生晶体结构转变;空气中,cBN极易被氧化,且在1317.9℃左右,发生晶体结构转变。通过对烧结体的X射线衍射分析发现,单一的cBN单晶在1400℃时就有微量的hBN出现;而且随着烧结温度的升高,cBN向hBN的转化率逐渐增加。Al与cBN从1300℃就开始发生反应,生成AlN和AlB12。Ti与cBN从1300℃开始就发生明显反应,生成TiN和TiB2,随着温度升高,产物种类没有改变,但其含量不断增加。在1300℃的Si-cBN烧结体中,出现菱方氮化硼（rBN）相。随着温度升高,rBN向hBN转化。在1450℃时Si与氮化硼反应生成了Si3N4。TiC、TiN、TiC0.7N0.3与cBN的混合体系的SPS烧结实验结果表明,这些化合物与cBN存在不同程度的反应,在烧结体中均出现hBN相,因此这些化合物不可单独选用做为SPS条件下PcBN的粘结剂。采用放电等离子（SPS）在1250～1450℃温度范围内制备出了致密的Si3N4-Al2O3-AlN-Y2O3结合剂的PcBN。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 课题背景1.2 聚晶立方氮化硼（PCBN）1.2.1 PcBN 的分类1.2.2 PcBN 的特点1.2.3 PcBN 的应用1.2.4 PcBN 的制备1.3 放电等离子烧结工艺1.3.1 SPS 烧结的机理1.3.2 SPS 在材料制备中的应用1.4 选题意义和主要研究内容1.5 本章小结第2章 实验方法及过程2.1 实验原料及设备2.1.1 实验原料2.1.2 实验设备及相关参数2.2 实验过程2.2.1 实验配方及计算2.2.2 实验方法2.2.3 性能与测试2.3 本章小结第3章 实验结果分析与讨论3.1 cBN 的相关分析3.1.1 cBN 粉末的DSC 和TG 分析3.1.2 cBN 粉末烧结后的X 射线分析3.2 SPS 条件下 cBN 与单元素的相互作用3.2.1 cBN 与金属Ti 烧结后试样的XRD 分析3.2.2 cBN 与金属Al 烧结后试样的XRD 分析3.2.3 cBN 与金属Si 烧结后试样的XRD 分析3.2.4 cBN 与金属Ti、Al、Si 混合物烧结后试样的XRD 分析3.2.5 cBN 与金属Ti、Al、Si 混合物烧结后试样的SEM 分析3.3 SPS 条件下 cBN 与化合物的相互作用3.3.1 cBN 与化合物TiC 烧结后试样的XRD 分析3.3.2 cBN 与化合物TiN 烧结后试样的XRD 分析0.7N0.3 烧结后试样的XRD 分析'>3.3.3 cBN 与化合物TiC0.7N0.3 烧结后试样的XRD 分析3.4 本章小结3N4-AL2O3-ALN-Y2O3基PCBN 的烧结'>第4章 SPS 条件下SI3N4-AL2O3-ALN-Y2O3基PCBN 的烧结4.1 实验方案4.2 XRD 分析4.3 SEM 观察4.4 TEM 观察4.5 本章小结结论参考文献致谢作者简介
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