文章來源：美國物理聯(lián)合會（AIP）
鉆石-cBN合金樣品和切割刀：a 和b： 在20GPa/2200o C條件下合成的直徑為3毫米的合金樣品，在銅屏幕顯示出其透明性。c和d：鉆石-cBN合金切割刀拋光的前刀面。（圖片來源：D。 W。 He/SCU 四川大學(xué)）
研究人員用一種新型的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。
2015年9月8日華盛頓--人們都說鉆石是堅(jiān)固不變的，這當(dāng)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，但其硬度卻只有鉆石的一半。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(bǔ)彼此性能上的缺陷的，因?yàn)槎咴诰Ц窠Y(jié)構(gòu)和共價健特點(diǎn)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(shí)，因?yàn)橐郧把芯恐兴@得的樣品太小以至于無法測試其實(shí)際性能。”
賀教授和美國內(nèi)華達(dá)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(xiàng)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(jì)算機(jī)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(diǎn)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。
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