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立方氮化硼性能特点

文章出处: 天元航材    责任编辑: 天元化工新材厂家    发布时间:2018-01-09 10:04:39    点击数:183    【
[导读]: 立方氮化硼(cubicboronnitride):立方结构的氮化硼,分子式为BN,其晶体结构类似金刚石,硬度略低于金刚石,为HV72000~98000兆帕,常用作磨料和刀具材料。1957年,美国的R.H.温托夫首先研制成立方...

立方氮化硼性能特点

立方氮化硼(cubic boron nitride):立方结构的氮化硼,分子式为BN,其晶体结构类似金刚石,硬度略低于金刚石,为HV72000~98000兆帕,常用作磨料和刀具材料。1957年,美国的R.H.温托夫首先研制成立方氮化硼。但至今尚未发现天然的立方氮化硼。

立方氮化硼刀具

立方氮化硼是超硬材料之一,它是氮化硼的化合物,是在越50Kbr的高压及1700℃的高温下形成的,它的硬度仅次于金刚石。 

立方氮化硼硬度大

立方氮化硼是现阶段最硬的材料之一,其微观硬度大约为(8000~9000HV),仅次于金刚石(9000~10000HV)的硬度,立方氮化硼的晶体结构与金刚石相似,也属面心立方晶系,不仅晶格常数(a=3.615A)相近(金刚石a=3.567A),且晶体中化学键的类型也相同。原子都由共价键连接。立方氮化硼的共价键是饱和的,键的方向性和结合力都很强,具有接近金刚石的硬度和抗压强度。立方氮化硼微粉的显微硬度为HV8000—9000。在加工淬硬钢及灰铸铁时,立方氮化硼刀具的耐磨性比硬度合金、陶瓷和金刚石刀具都高得多。有一定的韧性,它不仅可用于加工强硬的铸铁,还可加工强度大、硬度高及热敏性高的钢件或其它合金材料。表1列出了一些坚硬物质的硬度值,以供比较。

氮化硼硬度

立方氮化硼热稳定性好

立方氮化硼的耐热性可达1400~1500℃,在高温1200℃下仍可保持硬度不变,比金刚石的耐热性(700~800℃) 几乎高出一倍,立方氮化硼在1370℃以上才由立方晶格而开始转化。立方氮化硼在不同温度下的硬度比A1203+TiC陶瓷及硬质合金都高。立方氮化硼具有抵抗周期性高温作用的能力,由于立方氮化硼的这一特性,用来高速加工高温合金(如高镍或高钴基耐热合金)时,立方氮化硼刀具的切削速度可以为硬质合金的4~6倍。

立方氮化硼和金刚石不一样,立方氮化硼是化学惰性特别大的物质,在中性的,还原性的气体中,对酸碱都是稳定的。与碳只是在2000℃时才起反应,它与铁系元素亲和力小,直到1200~1300℃时也不易与铁系元素起化学反应。金刚石的热稳定性欠佳,在700~800℃就开始碳化,形成C02而完全失去硬度。且易于与铁系元素起反应,因此金刚石刀具不适宜于加工钢铁材料。立方氮化硼没有金刚石的这个缺点,故能加工许多以前不能加工的硬质材料。  研究表明,立方氮化硼与各种材料的粘接和扩散作用比硬质合金小得多。立方氮化硼有很高的抗氧化能力,在1000℃时也不会产生氧化现象,但是立方氮化硼在高温下与水要起化学反应(立方氮化硼+3H2O→H3BO3+NH3)。由于水解作用,造成大量立方氮化硼被磨损。因此在湿式切削时,要注意选择切削液。在高温下切削时,一般采用干切削。  与碳元素的亲和力小,所以十分适宜于加工黑色金属,而能保持较高的耐用度,聚晶立方氮化硼(P立方氮化硼)可用于切削加工,多用于难加工材料的切削加工,但立方氮化硼最为广泛应用于切削加工。

立方氮化硼具有良好的导热性

立方氮化硼的导热性虽赶不上金刚石,但都大大高于高速钢、陶瓷和硬质合金。立方氮化硼刀具的导热系数随温度的提高而增加,而氧化铝陶瓷刀具的导热系数随温度的提高而减少,在高温下,二者的导热系数相差极大。单从这点看,立方氮化硼刀具高速切削性能应优于氧化铝陶瓷刀具。  

立方氮化硼刀具具有较低的摩擦系数

立方氮化硼刀具与淬火钢的摩擦系数约为0.2—0.3,由于摩擦系数较小,可相应减少切削力和降低切削温度。

立方氮化硼线(膨)胀系数较小

由表2可见,立方氮化硼的线(膨)胀系数较小,可以保证足够的加工精度。

氮化硼膨胀系数

由于立方氮化硼上述优良特性,使它能成为一种优异的刀具材料,但十全十美的 刀具材料是没有的,每一种刀具材料都有其合理的应用范围和使用条件。立方氮化硼刀具也是这样,由于它价格昂贵,其合理使用显得尤为重要。



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