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摘要 立方氮化硼是在成功合成人造金刚石的基础上，人工合成的第二种超硬材料。郑州磨料磨具磨削研究所在组织实施国家重大科研项目“人造金刚石的研制”(即“121”课题)的过程中，也非常关注立方...
立方氮化硼是在成功合成人造金刚石的基础上，人工合成的第二种超硬材料。郑州磨料磨具磨削研究所在组织实施国家重大科研项目“人造金刚石的研制”(即“121”课题)的过程中，也非常关注立方氮化硼在我国的发展。
1963年底，我国人造金刚石的研制取得历史性成功以后，课题组继续在北京通用所进行了一段时间的合成试验。1964年我所与济南铸锻所等承担机械部下达的"人造金刚石中间试验”任务。“中试”前期工作，主要是济南所负责设计、加工制造铰式六面顶压机。我所在这个时间段，建立了超硬材料试验及小生产基地。其中包括超硬材料试验室，配置了两面顶压机及加工试件的小型设备，后来国内第一台铰式六面顶压机亦安装于此；理化室负责产品的理化检测，还让出实验室供合成品的化学处理；金工间安排专用机床并设计专用夹具加工硬质合金顶锤；为了加工叶蜡石组装件，自制专用设备，边用边改进，在楼外搭建加工工作间......。全所上下，通力合作,群策群力，克服困难，为超硬材料的发展奋发工作。这期间，科研力量得到加强，增加了不少新成员。随着两面顶设备投入使用，所内得以继续开展合成金刚石的试验研究，同时也在锻炼着队伍。“中试”进人到铰式六面顶压机调试阶段时，课题组大部分人员集中到济南，与济南铸锻所一道，实施铰式压机试运行中的技术攻关。留下的人员，一方面为前方提供(或协调)后勤保障，如试件、顶锤等；另一方面继续在两面顶设备上做试验，筹备并开展立方氮化硼的合成试验。
参加立方氮化硼试验研究的人员主要有卢飞雄，徐国泰，杨震等。由于在研制人造金刚石的过程中，科技人员已经认真收集、分析国外发表的有关合成立方氮化硼的技术资料，有成功合成金刚石的实践经验为借鉴，大家发扬自力更生，为国争光的精神，精心准备，反复试验，终于在1966年11月，在61型超高压高温装置上，以镁粉为触媒，六方氮化硼为原料，我所率先在国内成功合成出立方氮化硼，经过一段时间的验证试验，转移到铰式六面顶压机上继续试验，对六方氮化硼与镁粉的质量比例、合成压力、温度等参数的优选，达到了相当高的合成转化率，使用自行制备的氮化镁触媒，合成出了浅黄色的立方氮化硼。通过试验得出了从合成棒中分选立方氮化硼的工艺方法。研制工作进展比较顺利。
然而，立方氮化硼问世后，它的应用却很不顺利。立方氮化硼的特点是硬度低于金刚石，而热稳定性及对铁族金属的化学惰性优于金刚石。同时，在当时它们又都是很昂贵的材料。作为磨料，立方氮化硼只能用于难加工材料，特别是难加工金属与合金材料才有价值。可惜，当时我们没有获得它的工业需求的信息，加上又正值文化大革命的动乱年代，获得这种信息变得愈发困难。虽然在所里制作了陶瓷立方氮化硼小砂轮，也没有找到合适的试用对象。最终只好与人造金刚石作比较，取同一粒度的磨粒在南京钟表元件厂高速下加工红宝石微型轴承孔，效率约为金刚石的一半；制成孕镶法钻头在浙江丽水地区钻探队探矿，效率及寿命也约为金刚石的一半。这些试验结果没有反映出立方氮化硼的特长。不得已，资料归档后，项目暂时搁置。
对立方氮化硼的社会需求，发生在1972年秋。三机部在江苏昆山开了一次科技协调会，邀请我所参加其中一子项“新高速钢磨削加工”的攻关。其背景是，航空发动机上大量应用铁基高温合金，加工高温合金的高速钢刀具，国外通常用牌号M42的高钴高速钢，而国内的钴资源特别紧缺。为了打破西方国家的封锁禁运，国内相关钢厂研发了以牌号B201、5F-6为代表的新高速钢，其特点是钒含量高，制作的刀具工作性能很好，但可磨性极差。这种状况直接影响新高速钢刀具的推广应用。我们感到，这可能是突破立方氮化硼应用的契机。
1973年，我所重新列题，开展“研制立方氮化硼”的试验研究。课题组的主要成员有卢飞雄、余志超等。课题目标，一是试验研究立方氮化硼工业性生产方法，二是实现立方氮化硼在机械加工上的应用。为了实现第二个目标，经过与用户的密切沟通，课题组带着所里试制的树脂立方氮化硼砂轮，到西安红旗机械厂工具处试磨。在现场，见到了印象深刻的加工涡轮盘的榫槽拉刀。不过，这次不是试磨刀具，而是测试新高速钢的可磨性。在工具磨床上，以干磨方式试磨手指粗的试棒端面。然而，试磨一开始，情况很不理想，砂轮根本磨不动工件，把进刀量减小也是如此，工件很烫。大伙的心都沉下去了。不过，操作机床的师傅没有停下来，还是慢慢“蹭”，想看个究竟。过了两个小时，感觉试磨的情况有好转，又过了约半个小时，磨削变得清脆，锋利。这时，有师傅感叹道，“这砂轮越用越好用”。卸下砂轮在实体显微镜下观察，砂轮工作面上闪亮的磨粒已经露出来了。原来是砂轮没有预先修整，磨粒表面覆盖一层结合剂。如果是磨一般钢材，结合剂是容易被蹭掉的而试磨的棒料又硬又粘，覆盖的结合剂久久不能磨除。砂轮重新装上继续试磨，试棒磨掉了一公分砂轮还保持良好的磨削性能。当时，大家愉悦的心情，难以言表。这是所内多个专业以及我所与使用单位分工合作，协同作战取得的硕果！至此，立方氮化硼早期研发工作目标已基本实现。
几天后，红旗机械厂派了个7人小组到我所通报试验情况，沟通进一步合作事宜。我所急军工所急，研发工作全面铺开，安排了树脂、陶瓷、电镀金属等结合剂立方氮化硼砂轮的研制，安排了立方氮化硼磨具修整方法的研究。在这些项目的开展过程中，新高速钢刀具成品终于加工出来了。立方氮化硼磨具加工高温轴承钢、高温合金也取得良好效果。立方氮化硼磨具显示出磨削能力强、磨削比高、使用寿命长、加工精度高、工件几何形状保持性好等一系列优点。立方氮化硼与人造金刚石作为磨料用来加工各种难磨材料展现为各有所长、相互补充的完美组合。此外，我所在完成“研制立方氮化硼”的基础上，相继开展了提高立方氮化硼单次产量的研究、立方氮化硼聚晶体的研制。在科研的同时兼搞小生产，推动科研成果转变为现实的生产力。立方氮化硼及其制品，这时在我所形成了蓬勃发展的局面，于1978年荣获全国科学大会奖。
今年是我国立方氮化硼研制成功五十周年，我有幸在参与“人造金刚石的研制”课题以后，较长时间承担了立方氮化硼领域的研发工作，为其发展尽力奉献了自己微薄的力量。立方氮化硼行业从无到有，从弱到强，特别是近三十年，随力改革开放的深入，社会主义市场经济的推动，体制的转变迎来了高速基至是爆发式的发展，如今，品种规格齐备，生产成本大幅降低，尤其是生产规模的飞速扩张，令人印象深刻。记得80年代中，我国立方氮化硼年产量不过百万克拉，现在是数亿克拉，增长可谓神速。我国已经成为这一产业的制造大国，并正迈人世界制造强国行列。随着产品价格大幅度下降，那些传统上使用普通磨料的领域，已经或正在被立方氮化硼所取代。如今，立方氮化硼变成越来越“平民化”的磨料，其应用的普及与应用范围的扩展，极大地推动着机械加工和机械制造业的技术进步。在此，祝愿我国立方氮化硼特别是制品产业在改革创新的道路上取得更大的发展。（本文节选自《中国立方氮化硼五十年纪念文集》，请勿转载。）
1963年底，我国人造金刚石的研制取得历史性成功以后，课题组继续在北京通用所进行了一段时间的合成试验。1964年我所与济南铸锻所等承担机械部下达的"人造金刚石中间试验”任务。“中试”前期工作，主要是济南所负责设计、加工制造铰式六面顶压机。我所在这个时间段，建立了超硬材料试验及小生产基地。其中包括超硬材料试验室，配置了两面顶压机及加工试件的小型设备，后来国内第一台铰式六面顶压机亦安装于此；理化室负责产品的理化检测，还让出实验室供合成品的化学处理；金工间安排专用机床并设计专用夹具加工硬质合金顶锤；为了加工叶蜡石组装件，自制专用设备，边用边改进，在楼外搭建加工工作间......。全所上下，通力合作,群策群力，克服困难，为超硬材料的发展奋发工作。这期间，科研力量得到加强，增加了不少新成员。随着两面顶设备投入使用，所内得以继续开展合成金刚石的试验研究，同时也在锻炼着队伍。“中试”进人到铰式六面顶压机调试阶段时，课题组大部分人员集中到济南，与济南铸锻所一道，实施铰式压机试运行中的技术攻关。留下的人员，一方面为前方提供(或协调)后勤保障，如试件、顶锤等；另一方面继续在两面顶设备上做试验，筹备并开展立方氮化硼的合成试验。
参加立方氮化硼试验研究的人员主要有卢飞雄，徐国泰，杨震等。由于在研制人造金刚石的过程中，科技人员已经认真收集、分析国外发表的有关合成立方氮化硼的技术资料，有成功合成金刚石的实践经验为借鉴，大家发扬自力更生，为国争光的精神，精心准备，反复试验，终于在1966年11月，在61型超高压高温装置上，以镁粉为触媒，六方氮化硼为原料，我所率先在国内成功合成出立方氮化硼，经过一段时间的验证试验，转移到铰式六面顶压机上继续试验，对六方氮化硼与镁粉的质量比例、合成压力、温度等参数的优选，达到了相当高的合成转化率，使用自行制备的氮化镁触媒，合成出了浅黄色的立方氮化硼。通过试验得出了从合成棒中分选立方氮化硼的工艺方法。研制工作进展比较顺利。
然而，立方氮化硼问世后，它的应用却很不顺利。立方氮化硼的特点是硬度低于金刚石，而热稳定性及对铁族金属的化学惰性优于金刚石。同时，在当时它们又都是很昂贵的材料。作为磨料，立方氮化硼只能用于难加工材料，特别是难加工金属与合金材料才有价值。可惜，当时我们没有获得它的工业需求的信息，加上又正值文化大革命的动乱年代，获得这种信息变得愈发困难。虽然在所里制作了陶瓷立方氮化硼小砂轮，也没有找到合适的试用对象。最终只好与人造金刚石作比较，取同一粒度的磨粒在南京钟表元件厂高速下加工红宝石微型轴承孔，效率约为金刚石的一半；制成孕镶法钻头在浙江丽水地区钻探队探矿，效率及寿命也约为金刚石的一半。这些试验结果没有反映出立方氮化硼的特长。不得已，资料归档后，项目暂时搁置。
对立方氮化硼的社会需求，发生在1972年秋。三机部在江苏昆山开了一次科技协调会，邀请我所参加其中一子项“新高速钢磨削加工”的攻关。其背景是，航空发动机上大量应用铁基高温合金，加工高温合金的高速钢刀具，国外通常用牌号M42的高钴高速钢，而国内的钴资源特别紧缺。为了打破西方国家的封锁禁运，国内相关钢厂研发了以牌号B201、5F-6为代表的新高速钢，其特点是钒含量高，制作的刀具工作性能很好，但可磨性极差。这种状况直接影响新高速钢刀具的推广应用。我们感到，这可能是突破立方氮化硼应用的契机。
1973年，我所重新列题，开展“研制立方氮化硼”的试验研究。课题组的主要成员有卢飞雄、余志超等。课题目标，一是试验研究立方氮化硼工业性生产方法，二是实现立方氮化硼在机械加工上的应用。为了实现第二个目标，经过与用户的密切沟通，课题组带着所里试制的树脂立方氮化硼砂轮，到西安红旗机械厂工具处试磨。在现场，见到了印象深刻的加工涡轮盘的榫槽拉刀。不过，这次不是试磨刀具，而是测试新高速钢的可磨性。在工具磨床上，以干磨方式试磨手指粗的试棒端面。然而，试磨一开始，情况很不理想，砂轮根本磨不动工件，把进刀量减小也是如此，工件很烫。大伙的心都沉下去了。不过，操作机床的师傅没有停下来，还是慢慢“蹭”，想看个究竟。过了两个小时，感觉试磨的情况有好转，又过了约半个小时，磨削变得清脆，锋利。这时，有师傅感叹道，“这砂轮越用越好用”。卸下砂轮在实体显微镜下观察，砂轮工作面上闪亮的磨粒已经露出来了。原来是砂轮没有预先修整，磨粒表面覆盖一层结合剂。如果是磨一般钢材，结合剂是容易被蹭掉的而试磨的棒料又硬又粘，覆盖的结合剂久久不能磨除。砂轮重新装上继续试磨，试棒磨掉了一公分砂轮还保持良好的磨削性能。当时，大家愉悦的心情，难以言表。这是所内多个专业以及我所与使用单位分工合作，协同作战取得的硕果！至此，立方氮化硼早期研发工作目标已基本实现。
几天后，红旗机械厂派了个7人小组到我所通报试验情况，沟通进一步合作事宜。我所急军工所急，研发工作全面铺开，安排了树脂、陶瓷、电镀金属等结合剂立方氮化硼砂轮的研制，安排了立方氮化硼磨具修整方法的研究。在这些项目的开展过程中，新高速钢刀具成品终于加工出来了。立方氮化硼磨具加工高温轴承钢、高温合金也取得良好效果。立方氮化硼磨具显示出磨削能力强、磨削比高、使用寿命长、加工精度高、工件几何形状保持性好等一系列优点。立方氮化硼与人造金刚石作为磨料用来加工各种难磨材料展现为各有所长、相互补充的完美组合。此外，我所在完成“研制立方氮化硼”的基础上，相继开展了提高立方氮化硼单次产量的研究、立方氮化硼聚晶体的研制。在科研的同时兼搞小生产，推动科研成果转变为现实的生产力。立方氮化硼及其制品，这时在我所形成了蓬勃发展的局面，于1978年荣获全国科学大会奖。
今年是我国立方氮化硼研制成功五十周年，我有幸在参与“人造金刚石的研制”课题以后，较长时间承担了立方氮化硼领域的研发工作，为其发展尽力奉献了自己微薄的力量。立方氮化硼行业从无到有，从弱到强，特别是近三十年，随力改革开放的深入，社会主义市场经济的推动，体制的转变迎来了高速基至是爆发式的发展，如今，品种规格齐备，生产成本大幅降低，尤其是生产规模的飞速扩张，令人印象深刻。记得80年代中，我国立方氮化硼年产量不过百万克拉，现在是数亿克拉，增长可谓神速。我国已经成为这一产业的制造大国，并正迈人世界制造强国行列。随着产品价格大幅度下降，那些传统上使用普通磨料的领域，已经或正在被立方氮化硼所取代。如今，立方氮化硼变成越来越“平民化”的磨料，其应用的普及与应用范围的扩展，极大地推动着机械加工和机械制造业的技术进步。在此，祝愿我国立方氮化硼特别是制品产业在改革创新的道路上取得更大的发展。（本文节选自《中国立方氮化硼五十年纪念文集》，请勿转载。）
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