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本文对立方氮化硼(cBN)、聚晶立方氮化硼以及与其相关的超硬材料的发展和应用,作了比较详细的介绍。作为超硬材料,cBN与金刚石有着相近的高硬度和高导热性,相比两者的化学稳定性和热稳定性,cBN则要明显的优于金刚石。由于cBN的独特优良特性,广泛应用于淬硬钢的加工、铸铁的加工、热喷涂焊合金及相关材料的加工等。整体烧结cBN与以往传统烧结cBN复合片有着很大的区别,无论在合成原理方面,还是在物理和化学性能方面,两者都存在着很大的差异。选取恰当的粘结剂,会使cBN体现出非常优异的机械性能和导热性,在实际生产和应用市场方面有着极大的应用潜力。与传统的cBN烧结体复合片相比,cBN整体烧结体在韧性和导热性方面,以及机械性能有着非常显著的特色,目前有关cBN整体烧结的工艺及机理引起了人们广泛的关注和研究。本文研究了在5GPa、1400℃~1700℃条件下,在cBN-AlN烧结体系中,不同质量百分比含量的AlN(分别为5%、10%、15%、20%)对cBN整体烧结体的影响。在此烧结条件下,得到的cBN烧结体的硬度、形貌、新生成物质相与烧结温度、AlN含量有着很大关系。本文通过对在不同的实验条件下烧结的样品的SEM、EDX、XRD、显微硬度、抗弯强度(TRS)、切削试验等分析检测研究。结果表明:在cBN-AlN烧结体系中,在低温烧结区,AlN容易产生团聚,随着温度升高,团聚现象逐渐减少,高温烧结有利于AlN在烧结体中的均匀化,在本实验中,1700℃温度区的烧结体的致密化相比其他低温度区的烧结体要好。烧结体的显微硬度随着烧结温度的升高而增加,当烧结温度在1600℃以上,烧结体的维氏硬度值达到3000kg/mm2左右。随着温度继续升高时,烧结体的维氏硬度略有降低。通过XRD对不同烧结条件的烧结体进行检测分析,得到的烧结样品出现了新物质相Al2O,其含量随着烧结温度的升高而增加。抗弯强度(TRS)试验表明,烧结体的抗弯强度与烧结温度有关,抗弯强度随着温度的升高而增加,在试验样品中,15%AlN含量1600℃的烧结体的抗弯强度最好。通过对断裂断口的进一步分析,断裂区是沿晶断裂与穿晶断裂共存,低温区以沿晶断裂为主,随着烧结温度的不断升高,断裂方式则逐渐转变为以穿晶断裂为主。切削试验表明,15%AlN含量1600℃的烧结体在加工淬火钢时切削寿命最长,其切削路程达到4000m,同时显微硬度高低与切削寿命长短没有必然的联系,当硬度值超过一定的量值时,刀具就可以切削淬火钢。通过对实验烧结体样品的综合分析与检测,高温烧结的1600℃的烧结体其综合性能最好,同时15%AlN含量1600℃的烧结体的切削性能性能最佳。