一种高熵合金结合的立方氮化硼聚晶复合材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105734390A(43)申请公布日2016.07.06(21)申请号201610255117.3(22)申请日2016.04.22(71)申请人燕山大学地址066004河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号(72)发明人王明智李艳国赵玉成邹芹郭洪凯李建敏(74)专利代理机构秦皇岛一诚知识产权事务所(普通合伙)13116代理人续京沙(51)Int.Cl.C22C29/16(2006.01)C22C1/05(2006.01)B22F3/14(2006.01)权利要求书1页说明书6页(54)发明名称一种高熵合金结合的立方氮化硼聚晶复合材料的制备方法(57)摘要一种高熵合金结合剂的立方氮化硼聚晶复合材料的制备方法，其主要是按立方氮化硼单晶和高熵合金结合剂的质量百分比为40-95和5-60，将它们均匀混合，装入模具中，在液压机上冷压制成压坯，压力为30-50MPa，保持2分钟；再将获得的压坯装入碳管炉中，并与传压介质组装，形成组装块，置于高压压机的顶砧之间，4-6GPa压力，加热至1200-1650℃，保持2-25分钟；然后卸除压力并冷却至60℃以下，取出组装块获得立方氮化硼聚晶。本发明聚晶中不存在单质元素，避免了软点的存在，硬度相对较高且均匀；烧结温度及膨胀系数可控，烧结温度降低并易于烧结，增加了聚晶的韧性，提高了热稳定性。CN105734390ACN105734390A权利要求书1/1页1.一种高熵合金结合的立方氮化硼聚晶复合材料的制备方法，其特征是：(1)原材料为粒径为0.01-60μm的立方氮化硼单晶和高熵合金结合剂，上述原材料具有如下质量百分比关系：立方氮化硼聚晶为40-95、高熵合金结合剂5-60；(2)将立方氮化硼单晶和高熵合金结合剂均匀混合；(3)将步骤(2)混合好的物料装入模具中，在液压机上冷压制成压坯，压力为30-50MPa，保持2分钟；(4)将步骤(3)获得的压坯装入碳管炉中，并与传压介质组装，形成组装块；(5)将步骤(4)获得的组装块置于高压压机的顶砧之间，开动压机，使组装块获得4-6GPa压力，并加热至1200-1650℃，在此压力、温度下保持2-25分钟；(6)卸除压力并冷却至60℃以下，取出组装块，清除杂物，获得立方氮化硼聚晶。2CN105734390A说明书1/6页一种高熵合金结合的立方氮化硼聚晶复合材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于材料领域，特别涉及一种立方氮化硼聚晶的制备方法。背景技术[0002]由结合剂将立方氮化硼(cBN)微小的单晶颗粒在高温高压(1350～1650℃，4～6.5GPa)下粘结制备成为块体的PcBN(聚晶立方氮化硼，PolycrystallineCubicBoronNitride下称PcBN)，是用来制作加工淬硬钢、冷硬铸铁、超高强度铁族合金、钛合金等难加工金属的刀具材料。起粘结作用的结合剂占质量比的5～60％，会严重影响PcBN的整体性能。刀具材料最为重要的指标是硬度和韧性，理想的PcBN是没有结合剂或结合剂的硬度尽量接近cBN，并且具有合适的韧性。[0003]基于以上考虑，国内外同行长期集中在金属-陶瓷结合剂方面研究。由于在制造过程中金属-陶瓷结合剂具有金属和陶瓷双重性能，可以形成高硬度、高耐热性化合物，同时还可以与cBN形成一定的反应而结合，并具有合理的韧性，是目前研究PcBN结合剂的热点，例如公开号为CN102557647A的中国专利公开了一种立方氮化硼聚晶复合材料，为了提高韧性，采用了很细的结合剂粉料，除立方氮化硼单晶外，结合剂分别由耐磨结合剂、促烧结合剂和增强结合剂组成，其中促烧结合剂为单质元素。但是，明显的缺陷是单元素金属或合金物质残留会降低PcBN的高强度、硬度及耐热性，而残留又是不易避免的。公开号为CN102011040A的中国专利公开了一种立方氮化硼复合片用的粉末状粘结剂，也是如此，Co的加入虽提高了韧性，但残留物却降低了烧结体的硬度及耐热性；公开号为CN101627139A的中国专利公开了一种立方氮化硼压块，为了提高韧性而采用金属为主的结合剂，尽管采用的金属耐热性较好，但金属易氧化，且使用温度也满足不了需要；公开号为CN101077645A的中国专利公开了一种由表面涂覆的立方氮化硼基超高压烧结制成的切削工具，通过立方氮化硼表面涂覆获得表面多层结构而提高了烧结能力，但过程麻烦，并残留单质元素，同样将使用温度降低。公开号为CN1022116007A的中国专利公开了一种立方氮化硼陶瓷复合材料及其制备方法，采用的是氮化铝、氮化硅及碳化物等，对于难烧结问题则添加镧系氧化物、甚至铝等，为增加韧性还添加了晶须(氮化硅、碳化硅晶须)，在一定程度上增加了混料均匀性的困难，存在一定问题。