聚晶立方氮化硼按合成工藝大致可分為燒結(jié)型、生長(zhǎng)型和生長(zhǎng)-燒結(jié)型三種類型。

(1)燒結(jié)型PBN主要以cBN為原料,添加結(jié)合劑或者無結(jié)合劑在高溫高壓下燒結(jié)而成的BN-M-BN 和 BN-BN 鍵結(jié)合的聚晶塊體,晶粒排列無序、宏觀上無方向性、無解理面。

(2)生長(zhǎng)型PcBN主要以六方氮化硼和觸媒為原料,在高溫高壓條件下,使hBN轉(zhuǎn)化為立方結(jié)構(gòu)的cBN聚晶。因?yàn)樵诤铣蛇^程中伴有cBN晶粒的形核長(zhǎng)大過程,故稱之為生長(zhǎng)型。

(3)生長(zhǎng)-燒結(jié)型PcBN生長(zhǎng)-燒結(jié)型PcBN的原料有cBN及hBN兩種,在觸媒參與下,hBN(包括部分逆轉(zhuǎn)化時(shí)產(chǎn)生的hBN在內(nèi))向BN轉(zhuǎn)變過程中,與原有cBN交互生長(zhǎng)在一起。這種方式燒結(jié)的聚晶體稱為生長(zhǎng)-燒結(jié)型PcBN。

添加結(jié)合劑燒結(jié)的聚晶立方氮化硼按結(jié)合劑種類可分為金屬結(jié)合劑型、陶瓷結(jié)合劑型、金屬-陶瓷結(jié)合劑型。金屬結(jié)合劑主要包括Ti、Al、Co、Ni、W等,金屬結(jié)合劑的加入會(huì)降低聚晶立方氮化硼的硬度,但可以使聚晶立方氮化硼具有良好的韌性。

陶瓷結(jié)合劑主要包括Ti、Al的碳化物、硼化物、氮化物、碳氮化物等。使用陶瓷結(jié)合劑合成的PcBN具有良好的抗高溫能力,但陶瓷結(jié)合劑PcBN存在室溫下抗沖擊性差、易崩刃破損、壽命短等缺陷。金屬-陶瓷型結(jié)合劑則是在金屬黏結(jié)劑中加入陶瓷成分,兼具了金屬型和陶瓷型PcBN的優(yōu)點(diǎn),具有良好的耐磨性和韌性。

立方氮化硼復(fù)合材料按照合成復(fù)合方式可分為整體的PcBN復(fù)合材料和帶硬質(zhì)合金襯底的cBN復(fù)合材料兩類,如圖3-8-1所示。

整體 PCBN復(fù)合材料具有更多的刃口和更好的熱傳導(dǎo)性,因此可進(jìn)行高速切削和粗加工;按添加成分的有無可分為無黏結(jié)劑cBN聚晶材料和有黏結(jié)劑的cBN聚晶材料兩大類,前者是在較高的高溫高壓條件下將高純度的六方氮化硼直接轉(zhuǎn)化燒結(jié)或者以立方氮化硼微粉直接燒結(jié),后者是在立方氮化硼微粉中添加一定比例黏結(jié)劑通過高溫高壓方法燒結(jié),如圖3-8-2。具有cBN-cBN鍵合的cBN 復(fù)合材料具有更好的熱傳導(dǎo)性和接近 cBN單晶的硬度,因此可進(jìn)行高精密加工,來替代單品 cBN 或其他刀具材料的使用。

帶硬質(zhì)合金襯底的 cBN 復(fù)合材料通常稱為PcBN 復(fù)合片,是通過黏結(jié)劑將聚晶立方氮化硼層和硬質(zhì)合金基體用高溫高壓方法黏結(jié)在一起,硬質(zhì)合金的存在可以顯著增強(qiáng)刀具的整體韌性與可焊接性。cBN 復(fù)合材料應(yīng)用較廣的是帶黏結(jié)劑的,其中,cBN含量不同得到的復(fù)合材料的硬度也不同,cBN含量越高硬度越大,熱傳導(dǎo)性越好,但韌性降低:黏結(jié)劑種類不同則用途也不同,表3-8-1列出了不同黏結(jié)劑 PcBN 所適合的加工工件材料。