一种多晶立方氮化硼复合材料及其制备方法与应用技术

本申请公开了一种多晶立方氮化硼复合材料及其制备方法与应用，涉及复合材料领域，旨在解决现有技术中复合材料抗冲击性不足的技术问题。所述多晶立方氮化硼复合材料包括：硬质合金基体和通过烧结复合在所述硬质合金基体上表面的多晶立方氮化硼复合材料主体；所述多晶立方氮化硼复合材料主体包括：以立方氮化硼晶粒为主体，通过黏结剂烧结而成；所述立方氮化硼晶粒包括：晶粒粒径为0.1～3μm的立方氮化硼晶粒和晶粒粒径为5～20μm的立方氮化硼晶粒。硼晶粒。硼晶粒。

【技术实现步骤摘要】
一种多晶立方氮化硼复合材料及其制备方法与应用


[0001]本申请涉及复合材料领域，特别涉及一种多晶立方氮化硼复合材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]立方氮化硼复合材料是一种具有优异性能的新型刀具材料，使切削技术发生了革命性变化，它为淬火硬材料提供了一种经济而高效的切削手段。实践证明，立方氮化硼复合材料刀具的成效不仅可提高产品的加工质量，而且也可提高经济效益。因此，随着现代制造业的快速发展，超硬刀具的生产及应用也逐年快速增长。
[0003]但是，国产立方氮化硼复合材料的耐磨性与国外同类产品相比尚有一定差距。

技术实现思路

[0004]本申请的主要目的是提供一种多晶立方氮化硼复合材料及其制备方法与应用，旨在解决现有技术中立方氮化硼复合材料耐磨性不足的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本申请提出了一种多晶立方氮化硼复合材料，包括：硬质合金基体和通过烧结复合在所述硬质合金基体上表面的多晶立方氮化硼复合材料主体；
[0006]所述多晶立方氮化硼复合材料主体包括：以立方氮化硼晶粒为主体，通过黏结剂烧结而成；
[0007]所述立方氮化硼晶粒包括：晶粒粒径为0.1～3μm的立方氮化硼晶粒和晶粒粒径为5～20μm的立方氮化硼晶粒。
[0008]作为本申请一些可选实施方式，所述多晶立方氮化硼复合材料主体形成工作表面的暴露表面和外围侧边缘。
[0009]作为本申请一些可选实施方式，所述黏结剂包括陶瓷黏结剂。
[0010]作为本申请一些可选实施方式，所述陶瓷黏结剂包括：碳化物、硼化物和硅化物中的至少一种。
[0011]作为本申请一些可选实施方式，所述陶瓷黏结剂的质量为所述立方氮化硼晶粒质量的6～12％。
[0012]作为本申请一些可选实施方式，所述硬质合金基体包括：碳氮化钛、二硼化钛、氮化铝、氧化铝、钴和碳化钨中的至少一种。
[0013]作为本申请一些可选实施方式，所述硬质合金基体包括：12
‑
25wt％碳氮化钛和75
‑
88wt％二硼化钛。
[0014]基于同样的专利技术思路，本申请还提供了一种如上所述多晶立方氮化硼复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0015]将所述立方氮化硼晶粒和黏结剂混合，获得多晶立方氮化硼复合材料主体；
[0016]将所述多晶立方氮化硼复合材料主体与硬质合金基体压制成块后进行真空热处理，烧结成型，获得多晶立方氮化硼复合材料。
[0017]作为本申请一些可选实施方式，所述真空热处理的处理条件包括：
[0018]真空处理压力为5.5～6.5GPa，处理温度为1680～1850K，处理时间为1.6～1.8h。
[0019]基于同样的专利技术思路，本申请还提供了一种如上所述的多晶立方氮化硼复合材料的应用，其特征在于，将所述多晶立方氮化硼复合材料用于制造钻探地面的旋转剪切钻头或冲击钻头。
[0020]本申请所述多晶立方氮化硼复合材料以晶粒粒径为0.1～3μm的立方氮化硼晶粒和晶粒粒径为5～20μm的立方氮化硼晶粒作为混合晶粒作为主体，通过黏结剂烧结而成；本申请所述的多晶立方氮化硼复合材料通过改进原料组分，提高了多晶立方氮化硼复合材料的致密度，因此显著提升了多晶立方氮化硼复合材料的耐磨性能。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0022]图1为本申请实施例所述多晶立方氮化硼复合材料的结构示意图；
[0023]图2为本申请实施例所述多晶立方氮化硼复合材料的制备方法流程示意图。
[0024]本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0025]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0026]立方氮化硼复合材料是一种具有优异性能的新型刀具材料，使切削技术发生了革命性变化，它为淬火硬材料提供了一种经济而高效的切削手段。实践证明，立方氮化硼复合材料刀具的成效不仅可提高产品的加工质量，而且也可提高经济效益。因此，随着现代制造业的快速发展，超硬刀具的生产及应用也逐年快速增长。
[0027]但是，国产立方氮化硼复合材料的耐磨性与国外同类产品相比尚有一定差距。
[0028]参照图1，本申请所述的一种多晶立方氮化硼复合材料，包括：硬质合金基体和通过烧结复合在所述硬质合金基体上表面的多晶立方氮化硼复合材料主体；
[0029]所述多晶立方氮化硼复合材料主体包括：以立方氮化硼晶粒为主体，通过黏结剂烧结而成；
[0030]所述立方氮化硼晶粒包括：晶粒粒径为0.1～3μm的立方氮化硼晶粒和晶粒粒径为5～20μm的立方氮化硼晶粒。
[0031]本申请在专利技术过程中，结合超硬材料烧结体的理论和实际生产发现，复合材料中的cBN
‑
cBN之间大多未直接成键，而是通过所谓黏结相连。而cBN与cBN、黏结相和cBN之间在相当大的程度上是机械地相互镶嵌，得到一种致密体。而这种致密体的耐磨性极大地依赖于自身致密度的大小。而本申请所述晶粒粒径为0.1～3μm和5～20μm的立方氮化硼晶粒比
表面积较大，因此在合成烧结过程中其固相扩散速度大，从而提高了复合材料的致密度。另一方面，采用混合粒度的立方氮化硼晶粒，提高了立方氮化硼晶粒自身的堆积密度，缩小其空隙，从而提高了其耐磨性。所述多晶立方氮化硼复合材料主体形成工作表面的暴露表面和外围侧边缘。
[0032]作为本申请一些可选实施方式，所述黏结剂包括陶瓷黏结剂。陶瓷材料具有高耐热性、较高的热传导性、高耐磨性以及高硬度等特性，作为一种要求的黏结剂，陶瓷材料可以弥散和充填在立方氮化硼颗粒的间隙之间，形成连续的结合相，在较低温度下陶瓷颗粒与立方氮化硼颗粒亦可反应获得一种性能优良、结合强度较高的物质，从而提高其接触面的粘结强度。在多晶立方氮化硼复合材料的实际应用中，当所述多晶立方氮化硼复合材料高速切削过程中，在多晶立方氮化硼的立方氮化硼颗粒和黏结剂颗粒的结合处，会因线膨胀系数差异而产生的热胀冷缩间隙，相互键合的晶粒之间的间隙可以部分填充有非超硬相材料，如本申请所述的陶瓷颗粒。所述陶瓷颗粒将融入所述热胀冷缩间隙中，从而减少了孔洞空隙的产生，进而提高了复合材料的致密度，由于增加了所述多晶立方氮化硼复合材料的耐磨性能。
[0033]作为本申请一些可选实施方式，所述黏结剂平铺与所述硬质合金基体的表面，所述表面包括平坦部分以及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多晶立方氮化硼复合材料，其特征在于，包括：硬质合金基体和通过烧结复合在所述硬质合金基体上表面的多晶立方氮化硼复合材料主体；所述多晶立方氮化硼复合材料主体包括：以立方氮化硼晶粒为主体，通过黏结剂烧结而成；所述立方氮化硼晶粒包括：晶粒粒径为0.1～3μm的立方氮化硼晶粒和晶粒粒径为5～20μm的立方氮化硼晶粒。2.根据权利要求1所述多晶立方氮化硼复合材料，其特征在于，所述多晶立方氮化硼复合材料主体形成工作表面的暴露表面和外围侧边缘。3.根据权利要求1所述的多晶立方氮化硼复合材料，其特征在于，所述黏结剂包括陶瓷黏结剂。4.根据权利要求3所述多晶立方氮化硼复合材料，其特征在于，所述陶瓷黏结剂包括：碳化物、硼化物和硅化物中的至少一种。5.根据权利要求4所述多晶立方氮化硼复合材料，其特征在于，所述陶瓷黏结剂的质量为所述立方氮化硼晶粒质量的6～12％。6.根据权利要求1所述多晶立方氮化硼复合材料，其特征在于，所述硬质合金基体包括：碳氮化钛、二硼化钛、氮化铝、氧化铝、钴和碳化...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎维明，刘念，郑余，曹莉娟，
申请(专利权)人：四川伽锐科技有限公司，
类型：发明
国别省市：