超硬材料网

       钛合金和镍基高温合金作为高强韧难加工材料的代表，具有高温强度、抗冲击性以及抗蠕变性能等优异特性，但也面临着切削加工性极差的问题。相比于传统普通磨料砂轮，立方氮化硼（CBN）超硬砂轮凭借磨粒高硬度、高抗拉压强度及优异导热性能等特性，显示出独特磨削性能优势。近年来，为了提升超硬磨料的硬度、抗拉压强度、导热性及自锐能力，国内外学者将研究重点集中在新型超硬磨料的开发。这些创新性成果虽然拓宽了高性能超硬磨料的制造研究领域，但在开展钛合金、高温合金等高强韧性难加工材料高效磨削加工时，却始终无法解决磨料耐磨性、自锐性能及抗冲击能力差所导致的砂轮磨损过快的问题。本文结合高温液相烧结技术，利用Cu-Sn-Ti合金粉末中高活性Ti元素与各CBN晶粒间发生的化学冶金反应，实现金属结合剂对CBN晶粒的牢固把持，制备了新型团聚CBN超硬磨粒。在此基础上，通过开展单颗磨粒磨削TC4钛合金对比试验，探究了磨削用量参数对团聚和单晶CBN磨粒的磨损状态、材料去除能力和磨痕形貌的影响。

       关键词：团聚CBN磨粒；TC4钛合金；微切削刃；磨痕形貌；锋利度

       论文配图

烧结参数对团聚CBN磨粒断裂强度的影响

不同磨粒体积隆起比变化规律

不同磨粒磨削比

不同磨粒材料去除体积变化率演变

团聚CBN磨粒表面典型磨损形貌（Vacc=1.29 mm3）

单晶CBN磨粒磨损与磨痕形貌

       结论

       1）团聚CBN磨粒烧结界面新生成了TiB2、TiB和TiN，通过化学反应提升了结合剂对CBN晶粒的把持强度。此外，结合磨粒断裂强度和微观形貌优选烧结工艺参数为：最高烧结温度800 ℃，保温时间10 min。

       2）相比于单晶CBN磨粒，团聚CBN磨粒拥有更优异的自锐和耐磨损能力。此外，团聚CBN磨粒的磨削比是同等条件下单晶CBN磨粒的1.7倍，且磨削状态更为稳定。

       3）团聚CBN磨粒磨损表面逐渐出露，CBN晶粒存在微破碎和大块破碎之间的动态平衡现象，有助于提升磨粒整体自锐能力。

       引文格式

       赵彪, 章敏秀, 丁文锋, 等. 单颗团聚 CBN 磨粒磨削 TC4 钛合金表面创成机制[J]. 表面技术, 2023, 52(8): 309-318.

       ZHAO Biao, ZHANG Min-xiu, DING Wen-feng, et al. Grinding Surface Formation Mechanism of TC4 Titanium Alloy with a Single-aggregated CBN Grain[J]. Surface Technology, 2023, 52(8): 309-318.