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氮化硼聚晶刀具材料制备和性能调控关键技术及产业化应用无机非金属材料。

关键词：超硬刀具；氮化硼；聚晶氮化硼；切削刀具

应用领域

机械加工

成果简介

本成果涉及高压高温法合成高档聚晶立方氮化硼（PCBN）超硬刀具材料的关键技术开发，应用于采用数控机床智能化切削或铣削硬而韧的难加工材料。刀具材料决定了刀具寿命和稳定性、加工效率、加工质量和加工成本。刀具切削时要承受高温、摩擦、冲击、剪切和振动等多种复杂的物理作用。因此，刀具材料应具备高的硬度和耐磨性，高强度和冲击韧性，耐热性，良好的工艺性能和经济性。开发的PCBN 刀具主要用于汽车及其零部件制造业，包括用于加工汽车发动机箱体、刹车盘（鼓）、传动轴、气缸孔、发动机进出气阀座等，其他也应用于加工渣浆泵、齿轮、滚珠丝杠、等等。针对数控机床粗、精加工刀具材料需要又强又韧难题，本项目充分发挥产学研合作优势，从合成不同形态六方氮化硼入手，再经静态触媒法高压高温反应，合成得到了适于PCBN 高效率、高稳定性和长寿命硬态加工要求的立方氮化硼。对合成设备、原辅料、工艺等多方面进行系统集成创新，经十余年努力攻关，获得了既高强耐磨、又具有良好冲击韧性的高端PCBN 聚晶超硬刀具材料制造关键技术的突破。

经济效益与社会效益

采用本项目技术生产的PCBN 刀具产品，经用户使用，刀具性价比高，可以替代进口。在国内汽车制造和零部件加工、渣浆泵和轧辊等领域切削、铣削加工，获得了显著的经济和社会效益。该项目产品PCBN 复合刀片符合自动化加工技术的普及和对切削效率与精度的新要求，在现代智能制造行业具有很大的发展意义。这是对传统切削加工工艺的一种技术革新，对降低制造加工成本、实现绿色制造、发展智能工厂具有一两拔千斤的作用。