聚晶立方氮化硼按合成工藝大致可分為燒結型、生長型和生長-燒結型三種類型。

(1)燒結型PBN主要以cBN為原料,添加結合劑或者無結合劑在高溫高壓下燒結而成的BN-M-BN 和 BN-BN 鍵結合的聚晶塊體,晶粒排列無序、宏觀上無方向性、無解理面。

(2)生長型PcBN主要以六方氮化硼和觸媒為原料,在高溫高壓條件下,使hBN轉化為立方結構的cBN聚晶。因為在合成過程中伴有cBN晶粒的形核長大過程,故稱之為生長型。

(3)生長-燒結型PcBN生長-燒結型PcBN的原料有cBN及hBN兩種,在觸媒參與下,hBN(包括部分逆轉化時產生的hBN在內)向BN轉變過程中,與原有cBN交互生長在一起。這種方式燒結的聚晶體稱為生長-燒結型PcBN。

添加結合劑燒結的聚晶立方氮化硼按結合劑種類可分為金屬結合劑型、陶瓷結合劑型、金屬-陶瓷結合劑型。金屬結合劑主要包括Ti、Al、Co、Ni、W等,金屬結合劑的加入會降低聚晶立方氮化硼的硬度,但可以使聚晶立方氮化硼具有良好的韌性。

陶瓷結合劑主要包括Ti、Al的碳化物、硼化物、氮化物、碳氮化物等。使用陶瓷結合劑合成的PcBN具有良好的抗高溫能力,但陶瓷結合劑PcBN存在室溫下抗沖擊性差、易崩刃破損、壽命短等缺陷。金屬-陶瓷型結合劑則是在金屬黏結劑中加入陶瓷成分,兼具了金屬型和陶瓷型PcBN的優(yōu)點,具有良好的耐磨性和韌性。

立方氮化硼復合材料按照合成復合方式可分為整體的PcBN復合材料和帶硬質合金襯底的cBN復合材料兩類,如圖3-8-1所示。

整體 PCBN復合材料具有更多的刃口和更好的熱傳導性,因此可進行高速切削和粗加工;按添加成分的有無可分為無黏結劑cBN聚晶材料和有黏結劑的cBN聚晶材料兩大類,前者是在較高的高溫高壓條件下將高純度的六方氮化硼直接轉化燒結或者以立方氮化硼微粉直接燒結,后者是在立方氮化硼微粉中添加一定比例黏結劑通過高溫高壓方法燒結,如圖3-8-2。具有cBN-cBN鍵合的cBN 復合材料具有更好的熱傳導性和接近 cBN單晶的硬度,因此可進行高精密加工,來替代單品 cBN 或其他刀具材料的使用。

帶硬質合金襯底的 cBN 復合材料通常稱為PcBN 復合片,是通過黏結劑將聚晶立方氮化硼層和硬質合金基體用高溫高壓方法黏結在一起,硬質合金的存在可以顯著增強刀具的整體韌性與可焊接性。cBN 復合材料應用較廣的是帶黏結劑的,其中,cBN含量不同得到的復合材料的硬度也不同,cBN含量越高硬度越大,熱傳導性越好,但韌性降低:黏結劑種類不同則用途也不同,表3-8-1列出了不同黏結劑 PcBN 所適合的加工工件材料。