[发明专利]硼皮氮芯纳米聚晶材料、其制备方法及超硬刀具

权利要求书

1.一种硼皮氮芯纳米聚晶材料，其特征在于，包括内核、晶界层和外壳，所述内核包括氮掺杂的聚晶金刚石，所述晶界层包括B－C－N固溶体，所述外壳包括B－C合金；

其制备方法包括：将氮掺杂的碳粉体或/和氮掺杂的金刚石粉体通过湿混在超声条件下填充进入含硼碳纳米管内得到填充物，将所述填充物在真空的条件下处理，再预压成型得到坯体；将所述坯体烧结固溶强化得到硼皮氮芯纳米聚晶材料；所述固溶强化是将所述坯体在压强为8－30GPa、温度为1400－3000℃的条件下烧结固溶强化10s－200min；所述含硼碳纳米管的管径为50－3000nm。

2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述氮掺杂的聚晶金刚石的氮原子和碳原子在内核形成C－N强共价键合的金刚石骨架结构，所述外壳形成B－C强共价键合的超硬合金层，所述晶界层形成三维网状、强共价键的B－C－N固溶体致密结构。

3.一种权利要求1或2所述的硼皮氮芯纳米聚晶材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将氮掺杂的碳粉体或/和氮掺杂的金刚石粉体通过湿混在超声条件下填充进入含硼碳纳米管内得到填充物，将所述填充物在真空的条件下处理，再预压成型得到坯体；将所述坯体烧结固溶强化得到硼皮氮芯纳米聚晶材料；

所述固溶强化是将所述坯体在压强为8－30GPa、温度为1400－3000℃的条件下烧结固溶强化10s－200min。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述将氮掺杂的碳粉体或/和氮掺杂的金刚石粉体通过湿混在超声条件下填充进入含硼碳纳米管得到填充物，包括：将2－8重量份的所述氮掺杂的碳粉体或/和氮掺杂的金刚石粉体与2－8重量份的所述含硼碳纳米管混合得到混合物，将所述混合物在超声频率为20Hz－200Hz的条件下进行湿混得到所述填充物。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述处理在温度为1000－1400℃、真空度为(5－10)×10^－3Pa的条件下处理0.5－5h。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述预压成型在压强为1－40MPa的条件下预压1－25min得到坯体。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述混合物在处理之前，于温度为40－200℃的条件下使用2－6重量份的处理剂进行表面处理。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述处理剂选自氢氟酸、王水、盐酸、硫酸和硝酸中的任意一种。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述湿混是用15－20重量份的无水乙醇均匀湿混。

10.一种超硬刀具，其特征在于，所述超硬刀具的制作原料包括权利要求1或2所述的硼皮氮芯纳米聚晶材料。