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今天为大家分享一篇博士生范永刚2019年发表在Metallurgical and Materials Transactions B 的文章：Influence of TiH2 on Interfacial Reaction Features Between Cubic Boron Nitride and Cu-Sn-Ti Active Filler Metals

论文链接：https://doi.org/10.1007/s11663-019-01504-4

随着现代机械加工朝着高精度、高速度、硬加工、干加工(无冷却液)及降低成本等方向发展，对磨具性能提出了相当高的要求。传统的碳化硅和刚玉普通磨料模具已不能完全满足当前高速、高效、高精度的磨削要求，因此开发各种耐磨性能优良，能长时间进行稳定加工的超硬磨削材料是必然的发展趋势。

主要研究内容：通过向Cu-Sn填料中添加不同的TiH2含量来探究不同的配比对CBN/Cu-Sn-Ti界面反应特性以及摩擦性能的影响，以探究钎料中最佳的Ti含量。

图1 CBN/Cu-Sn-Ti钎焊样品典型形貌与不同TiH2含量之间的关系

结果表明当TiH2含量为5％时，CBN和Cu-Sn-Ti填充金属之间已经实现了良好的润湿性。进一步增加TiH2 含量润湿性不再变化。

图2 不同的TiH2含量下CBN/Cu-Sn-Ti钎焊样品中各种相的变化

当TiH2含量低于5%时，界面生成物含量较低，基体中主要金属相为Cu3Sn1。当TiH2含量超过5%时，Cu3Sn1含量降低而Cu41Sn11含量升高，会导致基体强度降低。

图3 不同TiH2含量下CBN/Cu-Sn-Ti界面反应后厚度的变化。

(a) 1 wt.%; (d) 3 wt.%; (g) 5 wt.%; (j) 7 wt.%; (m) 9 wt.%.

当TiH2含量为5％时，得到一个主要由TiN，TiB2和TiB组成的连续均匀厚度的反应层（1.30μm）。进一步将TiH2含量增加到7％甚至达到9％: 反应层厚度不再明显增加, 反应层变的均匀、连续、稳定, 说明进一步增加TiH2含量反应不再变化，界面反应已达到平衡状态，反应层的厚度不再显着增加。此外进一步增加TiH2含量可能会引入过多的孔隙率并导致较差的耐磨性。

在本研究中，系统地研究了TiH2含量对CBN/Cu-Sn-Ti复合材料界面反应及其微观结构和润湿行为的影响。TiH2含量对反应层的润湿行为和生长的影响已经被清楚地描述，这可能对获得CBN和Cu-Sn-Ti填充金属之间的高强度结合以及孔隙率和失重之间的平衡具有重要意义，更重要的是对超硬磨料行业砂轮的制备具有借鉴意义。