超硬度切割材料研制：熔合鉆石和立方氮化硼

研究人員用一種新型的合金方法熔合鉆石和立方氮化硼，研制出了一種超硬度材料。

人們都說金剛石是堅固不變的，這當然是除了它們在高溫下被用來切割鐵，鈷，鎳，鉻，釩時被氧化的情況。相反，立方氮化硼具有優(yōu)秀的化學(xué)惰性，但其硬度卻只有金剛石的一半。為了研制一種適用于工業(yè)上各種材料的超硬材料，中國四川大學(xué)的研究者們制造出了一種鉆石和立方氮化硼的合金，這種合金結(jié)合了兩種材料的優(yōu)良屬性。

“鉆石和立方氮化硼是很容易形成合金來填補彼此性能上的缺陷的，因為二者在晶格結(jié)構(gòu)和共價健特點方面比較類似?！?四川大學(xué)原子與分子物理研究所(Sichauan University‘s Institute of Atomic and Molecular Physics)教授賀端威說：“但是，這個想法卻從未得到證實，因為以前研究中所獲得的樣品太小以至于無法測試其實際性能?！?/p>

賀教授和美國內(nèi)華達大學(xué)(University of Nevada)以及中國科學(xué)院(Chinese Academy of Sciences)的合作者們將這項研究發(fā)表在本周由美國物理聯(lián)合會出版的《應(yīng)用物理快報》中。

為了合成鉆石-cBN合金，研究者們將鉆石和立方氮化硼的粉末均勻混合，放入真空爐內(nèi)在1300開爾文溫度下煅燒兩個小時，然后在15吉帕斯卡以上的壓力條件和2000開爾文以上的高溫條件下將材料壓制成直徑為3.5毫米的小球。小球經(jīng)過打磨和削尖成為切割工具。

研究人員在計算機數(shù)控車床上測試了該合金切割硬化鋼和花崗巖條的性能。他們發(fā)現(xiàn)鉆石-cBN合金在切割硬化鋼樣品時，其磨損性能和刀具壽命可媲美多晶立方氮化硼，并且在切割花崗巖時表現(xiàn)出明顯較少的磨損。 此外，這種合金還表現(xiàn)出了更好的高速切割性能，這一點超過了任何多晶立方氮化硼或者商業(yè)用的多晶鉆石。

賀教授和他的合作者們下一步將開發(fā)制造厘米尺寸的鉆石-cBN合金的技術(shù)，為工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)鋪路。

(新浪科技)