一种立方氮化硼-纳米聚晶金刚石复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于复合材料技术领域，涉及一种立方氮化硼‑纳米聚晶金刚石复合材料及其制备方法，其原料包括碳纳米葱(OLC)和立方氮化硼(cBN)，其中所述cBN的质量百分比为15～50wt.％，余量为OLC。制备时，将OLC和cBN两种原料按照不同质量比进行混料；将混料后的cBN和OLC混合物进行预压。然后，将预压后的样品进行高温高压烧结。烧结压力为8～25GPa，烧结温度为1600～2200℃，保温时间为5～60min，随后降温卸压，制得立方氮化硼‑纳米聚晶金刚石复合材料。本发明专利技术利用cBN与金刚石结构的相似性和对应性，降低了烧结条件，解决了采用OLC为原料制备聚晶金刚石烧结体的烧结条件高的问题，获得了高硬度的立方氮化硼‑纳米聚晶金刚石复合材料。

A cubic boron nitride nano polycrystalline diamond composite and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种立方氮化硼-纳米聚晶金刚石复合材料及其制备方法
本专利技术属于复合材料
，涉及一种立方氮化硼-纳米聚晶金刚石复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚晶金刚石(PCD)具有很高的硬度和耐磨性，它克服了单晶金刚石各向异性和{111}晶面解离破坏的缺点，被广泛的应用在航空航天、电子、建筑、宝石加工、石油钻井和地质勘探等众多领域。聚晶立方氮化硼(PCBN)的硬度仅次于金刚石，聚晶的晶粒呈无序排列，各向同性，不存在解理面，具有较高的硬度、耐磨性和抗冲击性，良好的热稳定性、化学稳定性和导热性，摩擦系数较低，广泛应用于工业切削、新型刀具材料、耐磨铸铁类加工等领域。王明智等采用纳米圆葱头-碳为原料，利用六面顶压机在2～6GPa/1000～1600℃/保温1～6min合成了聚晶金刚石，其块体致密，维氏硬度达到了HV45～61GPa，烧结体的晶粒度小于20nm，克服了现有工艺合成的PCD中弱相降低PCD性能的缺陷，并在较低的烧结条件下合成了高硬度的PCD[王明智,邹芹,赵玉成.纳米圆葱头-碳高温高压制备聚晶金刚石烧结体的方法：CN101723358A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种立方氮化硼-纳米聚晶金刚石复合材料，其特征在于：碳纳米葱与立方氮化硼混合烧结制得立方氮化硼-纳米聚晶金刚石复合材料，其中，制备所用原料质量百分数为：立方氮化硼占总质量的15～50wt.％，余量为碳纳米葱。/n

【技术特征摘要】
1.一种立方氮化硼-纳米聚晶金刚石复合材料，其特征在于：碳纳米葱与立方氮化硼混合烧结制得立方氮化硼-纳米聚晶金刚石复合材料，其中，制备所用原料质量百分数为：立方氮化硼占总质量的15～50wt.％，余量为碳纳米葱。


2.根据权利要求1所述的立方氮化硼-纳米聚晶金刚石复合材料，其特征在于：立方氮化硼的化学组成为43.6％的硼和56.4％的氮，晶体中原子的排列方式为闪锌矿结构，立方氮化硼的粒度0.5～5微米。


3.根据权利要求1所述的立方氮化硼-纳米聚晶金刚石复合材料，其特征在于：碳纳米葱的平均粒度约为5nm。


4.根据权利要求1所述的立方氮化硼-纳米聚晶金刚石复合材料，其特征在于：所述碳纳米葱是由爆轰法生产的纳米金刚石经过真空退火处理制备的，其成分为碳，晶体结构为纳米洋葱结构，碳纳米葱为利用不同退火条件制得含金刚石晶体核心的碳纳米葱、含金刚石结构核心的碳纳米葱、完整结构碳纳米葱中的一种。


5.根据权利要求4所述的立方氮化硼-纳米聚晶金刚石复合材料，其特征在于：
含金刚石晶体核心的碳纳米葱制得立方氮化硼-纳米聚晶金刚石复合材料的维氏硬度在31～102GPa；
含金刚石结构核心的碳纳米葱制得立方氮化硼-纳米聚晶金刚石复合材料的维氏硬度在56～118GPa；
完整结构碳纳米葱制得立方氮化硼-纳米聚晶金刚石复合材料的维氏硬度在45～168GPa。


6.一种立方氮化硼-纳米聚晶金刚石复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、真空退火处理制备碳纳米葱；
采用的原料为爆轰法制备的纳米金刚石，其平均晶粒尺寸约为5nm，对纳米金刚石进行真空退火处理，退火温度900～1900℃，真空度为1Pa，保温0～2h，制得平均晶粒尺寸约为5nm的碳纳米葱；
S2、将立方氮化硼以总量的15～...

【专利技术属性】
技术研发人员：李艳国，邹芹，王明智，赵玉成，王志伟，邹娟，尹育航，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13