[发明专利]立方氮化硼复合材料，其使用方法，其制备方法及包含其的工具

权利要求书

1.复合材料，由如下构成：

分散在粘结剂基质中的至少65体积％的立方氮化硼(cBN)晶粒，该粘结剂基质包含：

结合到cBN晶粒的多种显微组织,和

cBN晶粒之间的多个中间区域；

所述显微组织包含金属的氮化物或硼化合物；和

中间区域包括含有与硅化学结合的金属的硅化物相；

其中

硅化物相的含量为该复合材料的2至6重量％；和

所述cBN晶粒具有0.2-20μm的平均尺寸。

2.如权利要求1所述的复合材料，其中所述显微组织包含氮化钛(TiN)。

3.如权利要求1所述的复合材料，其中所述显微组织包括二硼化钛(TiB₂)。

4.如权利要求1所述的复合材料，其中所述硅化物包括具有化学式Ti_xSi_y的硅化钛材料，其中x为0.9至1.1，和y为0.9到1.1。

5.如权利要求1所述的复合材料，其中所述硅化物相由显微组织与cBN晶粒隔开。

6.如权利要求1所述的复合材料，其中显微组织是结合到cBN晶粒的表面区域的涂覆层的形式。

7.如权利要求1所述的复合材料，其中所述cBN晶粒的含量为复合材料的至少80体积％。

8.如权利要求1所述的复合材料，其中在复合材料的表面上观察到的cBN晶粒的面积分布的具有至少两个模式。

9.使用如权利要求1所述的复合材料的方法，该方法包括：

提供包含切割刃的机械工具，该切割刃包含所述复合材料；

使用机械工具以断续模式加工包含铁基材料的工件，其中

配置所述工件使得连续的接合长度是在加工操作期间穿过切割刃和所述工件的表面之间的距离的30％至50％。

10.如权利要求9所述的方法，其中配置所述工件使得至少一部分工件呈现与切割工具的接合角度，该接合角度为30至90度。

11.如权利要求9所述的方法，其中所述工件包括钢、铸铁或超合金材料。

12.如权利要求9所述的方法，其中所述工件适用于制造制动盘，且该方法包括加工该工件以制备制动盘。

13.制造包含如权利要求1所述的复合材料的制品的方法，该方法包括：

将硅化物相前体与多个cBN晶粒组合以提供原料组合体，选择的硅化物相前体使得金属能够与cBN晶粒反应以形成氮化物或硼化物的反应产物；其中

在原料组合体中的cBN晶粒的含量使得在复合材料中的cBN晶粒含量为复合材料的至少65体积％；

在足够高的温度下使所述原料组合体经受cBN为热力学稳定相的压力持续足够长的时间，以使硅化物相前体中包含的一些金属与cBN晶粒反应以形成反应结合于cBN晶粒的多种显微组织；和保留金属硅化物相为复合材料的2-6重量％或结合剂基质的20-60重量％，作为在化合物材料中包含的cBN以外的材料的余量。

14.如权利要求13所述的方法，其中硅化物相前体是粉末形式，硅化物相粉末的晶粒的平均晶粒尺寸为0.1至5微米。

15.如权利要求13所述的方法，其中包括在硅化物相前体中的金属是钛(Ti)。

16.如权利要求13所述的方法，其中所述硅化物前体包括具有化学式Ti_xSi_y的硅化钛材料，其中x为0.9-1.1和y为0.9-1.1。