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氮化硼晶体材料应用

发布日期:2018/3/22 17:47:53

氮化硼晶体材料应用
在100多年前,氮化硼在贝尔曼的实验室首次被发现,该材料得到较大规模发展是在20世纪50年代后期。氮化硼粉末具有松散、润滑、质轻、易吸潮等性质,颜色洁白。氮化硼制品呈象牙白色,氮化硼(BN)是一种性能优异并有很大发展潜力的新型陶瓷材料,包括5种异构体,分别是六方氮化硼(h-BN),纤锌矿氮化硼(w-BN),三方氮化硼(r-BN)、立方氮化硼(c-BN)和斜方氮化硼(o-BN)。目前对氮化硼的研究主要集中在对其六方相(H-BN)和立方相(C-BN)上的研究,广泛应用于机械、冶金、化工、电子、核能和航空航天领域。
氮化硼粉和氮化硼晶体
图1为氮化硼粉和氮化硼晶体图。
随着制造技术的迅猛发展,切削 加工作为制造技术的基础工艺,进入 了以发展高效切削、开发新切削工艺 和加工方法、提供成套技术为特征的 新发展阶段。与此同时,制造技术和 难加工材料的发展推动着刀具技术 的发展,刀具技术也向着高态切削、高速切削、高精度和干式加工的方向 发展。可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的超硬刀具的应用也日渐 普及,在汽车、航空航天、能源、军事、模具等领域发挥着重要作用。
在机械加工中,刀具材料是决定加工效率、加工质量和加工成本的关 键因素之一,正确选择和应用刀具材 料至关重要。现代刀具材料主要是 高速钢、硬质合金和陶瓷,它们主要 的硬质相成分是碳化物、氮化物和氧 化物,加上粘结材料后,刀具的硬度 在 HV2000 以下。对于某些现代难 加工材料的加工,上述硬度已不能满 足要求,于是超硬刀具材料便应运而生。PCBN(聚晶立方氮化硼)刀具、 陶瓷刀具、涂层刀具等均具有很高的硬度、耐磨性和化学稳定性,能满 足高速切削、干式切削、硬态切削等绿色制造的要求。由于 PCBN刀具 在加工精度、切削效率、刀具寿命等,各个方面具有无可比拟的优越性,因 此,PCBN刀具的推广和应用可创造巨大的经济效益。
立方氮化硼 CBN(Cubic Boron Nitride)是20世纪50年代,首先由美国通用电气(GE)公司利用人 工方法在高温高压条件下合成的,其硬度达HV8000,仅次于金刚石 (HV10000)而远远高于其他材料,它与金刚石统称为超硬材料。
 PCBN(聚晶立方氮化硼)刀具
图2为PCBN(聚晶立方氮化硼)刀具图。
随着刀片制造技术的发展,国 产PCBN刀具已经取得了重要的进 步,其刀片的物理性能发生了重要的变化,无论从价格上还是从品质上,PCBN刀具都发生了革命。新型PCBN刀具的应用必将会打破 PCBN刀具不能在重载切削领域和断续切削状态应用的格局。PCBN刀具作为 21 世纪的主要换代刀具之一,在工业发达国家工具使用总量中所占比重越来越大。难加工材料越来越多,作为切削难加工材料的主要刀具材料 PCBN前途一片光明。例如,飞机主体骨架(超 高强度钢)的加工十分困难,研究用 PCBN刀具加工就是一个方向。另外,航空发动机上的高温合金零件很难加工,目前用 PCBN 刀具加工的效 果还不十分理想,这显然是一个十分诱人的攻关项目,一旦有所突破,必将给高温合金加工领域带来全新的变化。

参考文献
[1] 杜淼. 氮化硼纳米片的制备及其性质研究[D]. 山东大学, 2013.
[2] 高瑞. 六方氮化硼材料的制备及性能研究[D]. 山东大学, 2010.
[3] .中国先进制造技术论坛。

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