[發明專利]一種高韌性立方氮化硼燒結材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410757568.8
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN104525935A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 崔衛民;張素梅;劉書鋒
• 申請（專利權）人: 鄭州博特硬質材料有限公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F9/04;B22F3/10;C22C29/16
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 張春;喬玉萍

技術領域

本發明涉及材料領域，特別涉及一種高韌性立方氮化硼燒結材料及其制備方法。

背景技術

立方結構的氮化硼，分子式為CBN其晶體結構類似金剛石，硬度略低于金剛石，常用作磨料和刀具材料。立方氮化硼是由六方氮化硼和觸媒在高溫高壓下合成的，它具有很高的硬度、熱穩定性和化學惰性，以及良好的透紅外形和較寬的禁帶寬度等優異性能，它的硬度僅次于金鋼石，但熱穩定性遠高于金鋼石，對鐵系金屬元素有較大的化學穩定性。但是目前立方氮化硼材料普遍反映韌性較差，不適合強斷續切削場合使用。這一點大大限制了立方氮化硼刀片的應用范圍。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中立方氮化硼的缺點，提供一種高韌性立方氮化硼燒結材料及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種高韌性立方氮化硼燒結材料，其特征在于，其原料和組成如下：CBN70-90%wt，粒度1-10um；Al-Ti合金粉3-12%，粒度0.5-3um；TiCN粉末5-15%wt,粒度1-5um；SIALON粉末3-5%wt，粒度0.1-1um；Fe-Cr-Mo-C-Nb合金粉0.5-3%wt，粒度0.5-1um。

一種高韌性立方氮化硼燒結材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟一，將Fe、Cr、Mo、C、Nb金屬按要求比例混合，在氮氣保護氣氛下，溫度為1500-2000℃熔煉1-2小時，最后由球團機制成圓球或圓棒；

步驟二，將步驟一制備的圓球或圓棒放到球磨罐中做球磨介質，再把CBN、Al-Ti合金粉、TiCN粉末、SIALON粉末放入球磨罐，在氮氣保護氣氛下混合。

步驟三：將混合好的粉末裝入石墨模具中，置于六面頂壓機中，在1200-1600℃，壓力3-7gpa條件下燒結5--12min，形成高韌性立方氮化硼材料。

所述Al-Ti合金粉中Al、Ti的質量比為2:1。

所述Fe-Cr-Mo-C-Nb合金粉中Fe、Cr、Mo、C、Nb的質量比為10:5:2:0.5:1。

所述圓球或圓棒的粒度為5-20mm。

本發明首先將Fe、Cr、Mo、C、Nb金屬按要求比例混合，在保護氣氛下熔煉，最后制成大小不等（?5-?20mm）的圓球或圓棒，最后放到球磨罐中做球磨介質，再把其余粉料放入球磨罐，在保護氣氛下（N2氣）高速混合過程中Fe-Cr-Mo-C-Nb合金材質的圓球或圓棒磨損而進入混合粉末中，通過稱量控制摻入量。這種混合方法，既保證了粉末摻入均勻，又可以得到粒度很細的而又不氧化的合金粉。

具體實施方式

實施例1

一種高韌性立方氮化硼燒結材料，其特征在于，其原料和組成如下：CBN70-90%wt，粒度1-10um；Al-Ti合金粉3-12%，粒度0.5-3um；TiCN粉末5-15%wt,粒度1-5um；SIALON粉末3-5%wt，粒度0.1-1um；Fe-Cr-Mo-C-Nb合金粉0.5-3%wt，粒度0.5-1um。

一種高韌性立方氮化硼燒結材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟一，將Fe、Cr、Mo、C、Nb金屬按要求比例混合，在氮氣保護氣氛下，溫度為1500-2000℃熔煉1-2小時，最后由球團機制成圓球或圓棒；

步驟二，將步驟一制備的圓球或圓棒放到球磨罐中做球磨介質，再把CBN、Al-Ti合金粉、TiCN粉末、SIALON粉末放入球磨罐，在氮氣保護氣氛下混合。

步驟三：將混合好的粉末裝入石墨模具中，置于六面頂壓機中，在1200-1600℃，壓力3-7gpa條件下燒結5--12min，形成高韌性立方氮化硼材料。

所述Al-Ti合金粉中Al、Ti的質量比為2:1。

所述Fe-Cr-Mo-C-Nb合金粉中Fe、Cr、Mo、C、Nb的質量比為10:5:2:0.5:1。

所述圓球或圓棒的粒度為5-20mm。

實施例2

一種高韌性立方氮化硼燒結材料，其特征在于，其原料和組成如下：70gCBN，粒度1-10um；Al-Ti合金粉3g，粒度0.5-3um；TiCN粉末15g,粒度1-5um；SIALON粉末3g，粒度0.1-1um；Fe-Cr-Mo-C-Nb合金粉0.5g，粒度0.5-1um。

一種高韌性立方氮化硼燒結材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟一，將Fe、Cr、Mo、C、Nb金屬按要求比例混合，在氮氣保護氣氛下，溫度1500℃下熔煉1小時，最后由球團機制成圓棒；