今天為大家分享一篇博士生范永剛2019年發表在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

論文鏈接：https://doi.org/10.1007/s11663-019-01504-4

隨著現代機械加工朝著高精度、高速度、硬加工、干加工(無冷卻液)及降低成本等方向發展，對磨具性能提出了相當高的要求。傳統的碳化硅和剛玉普通磨料模具已不能完全滿足當前高速、高效、高精度的磨削要求，因此開發各種耐磨性能優良，能長時間進行穩定加工的超硬磨削材料是必然的發展趨勢。

主要研究內容：通過向Cu-Sn填料中添加不同的TiH2含量來探究不同的配比對CBN/Cu-Sn-Ti界面反應特性以及摩擦性能的影響，以探究釬料中最佳的Ti含量。

圖1 CBN/Cu-Sn-Ti釬焊樣品典型形貌與不同TiH2含量之間的關系

結果表明當TiH2含量為5％時，CBN和Cu-Sn-Ti填充金屬之間已經實現了良好的潤濕性。進一步增加TiH2 含量潤濕性不再變化。

圖2 不同的TiH2含量下CBN/Cu-Sn-Ti釬焊樣品中各種相的變化

當TiH2含量低于5%時，界面生成物含量較低，基體中主要金屬相為Cu3Sn1。當TiH2含量超過5%時，Cu3Sn1含量降低而Cu41Sn11含量升高，會導致基體強度降低。

圖3 不同TiH2含量下CBN/Cu-Sn-Ti界面反應后厚度的變化。

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

當TiH2含量為5％時，得到一個主要由TiN，TiB2和TiB組成的連續均勻厚度的反應層（1.30μm）。進一步將TiH2含量增加到7％甚至達到9％: 反應層厚度不再明顯增加, 反應層變的均勻、連續、穩定, 說明進一步增加TiH2含量反應不再變化，界面反應已達到平衡狀態，反應層的厚度不再顯著增加。此外進一步增加TiH2含量可能會引入過多的孔隙率并導致較差的耐磨性。

在本研究中，系統地研究了TiH2含量對CBN/Cu-Sn-Ti復合材料界面反應及其微觀結構和潤濕行為的影響。TiH2含量對反應層的潤濕行為和生長的影響已經被清楚地描述，這可能對獲得CBN和Cu-Sn-Ti填充金屬之間的高強度結合以及孔隙率和失重之間的平衡具有重要意義，更重要的是對超硬磨料行業砂輪的制備具有借鑒意義。