結(jié)合劑比例和 cBN粒度配比對(duì) PcBN 復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響

摘要 在高溫高壓條件下制備了聚晶立方氮化硼（ PcBN ）復(fù)合材料。采用 X射線(xiàn)衍射（XRD）、掃描電子顯 微鏡（SEM）、能譜儀（EDS）等研究了結(jié)合劑配比和立方氮化硼（ cBN ）粒度對(duì) PcBN 復(fù)合材料的成分、微觀 結(jié)構(gòu)、顯微硬度和磨耗比的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在壓力5.5 GPa，溫度1400℃，保溫10 min 的燒結(jié)條件下，當(dāng) V（TiN0.3）∶V（AlN）=70∶30時(shí)，PcBN 復(fù)合材料性能較為優(yōu)異，硬度最高達(dá)到22.7 GPa，磨耗比達(dá)到149.2；當(dāng) PcBN 復(fù)合材料中 cBN 粒度組合為 V（0.5～1μm）∶V（2～5μm）∶V（5～10μm）=3∶5∶2時(shí)，顆粒之間的堆積密 度達(dá)到最高，性能也達(dá)到最優(yōu)。

關(guān)鍵詞 PcBN 復(fù)合材料；高溫高壓；結(jié)合劑；粒度

中圖分類(lèi)號(hào) TB333; TG58 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

文章編號(hào) 1006-852X（2024）02-0185-08

DOI 碼 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0090

收稿日期 2023-04-16 修回日期 2023-09-13

聚晶立方氮化硼（polycrystalline cubic boron nitride， PcBN ）復(fù)合材料具有強(qiáng)度高、耐磨性好和良好的化學(xué) 穩(wěn)定性等特點(diǎn)[1-2]。隨著切削技術(shù)進(jìn)入高精度、高速度和干切削加工新階段[3]，PcBN 復(fù)合材料在切削領(lǐng)域的地位越來(lái)越突出，并且在機(jī)械加工、工業(yè)生產(chǎn)、能源開(kāi) 發(fā)和國(guó)防科技等領(lǐng)域占據(jù)重要的地位[4-5]。在超硬材料領(lǐng)域，立方氮化硼（ cBN ）的硬度僅次于金剛石[6-7]，由于其具有良好的熱穩(wěn)定性并且不易與鐵基金屬發(fā)生反應(yīng)[8-10]，常被用于金屬材料的切削和加工以及各種高精尖領(lǐng) 域[11-12]，所以對(duì)性能優(yōu)異的 PcBN 復(fù)合材料的探索變得越發(fā)重要。

合適的結(jié)合劑不僅能降低燒結(jié)溫度和壓力，還使 cBN 顆粒黏結(jié)成一個(gè)致密的整體以提高燒結(jié)體的性能[13-14]。TiN0.3中存在大量的 N 空位，這些空位的存在會(huì)促進(jìn)元素的流動(dòng)，從而活化燒結(jié)過(guò)程，利用這種空位機(jī)制可以提高材料的斷裂韌性[15]。AlN 的存在抑制了 cBN 轉(zhuǎn)化成六方氮化硼（ hBN ）。CHU 等[16]在高溫高壓（HPHT ）條件下制備了 cBN（Al ）-Al2O3復(fù)合材料。 AlN 是 cBN 與 Al 在 HPHT 環(huán)境下的反應(yīng)產(chǎn)物，以化學(xué)鍵的形式連接 cBN 和 Al2O3 的兩相。 AlN 的生成有助于提高 cBN 與 Al2O3之間的黏結(jié)強(qiáng)度。在壓力5.0 GPa 和溫度1350℃下燒結(jié)時(shí)，cBN（ Al ）+15% Al2O3復(fù)合材料的硬度達(dá)到29.7 GPa，比 cBN-Al2O3復(fù)合材料的硬度提高了37.5%。

制備 PcBN 復(fù)合材料所用的 cBN 原料、結(jié)合劑以 及制備工藝條件等都對(duì)燒結(jié)體的性能有重要的影響[17-18]。范文捷等[19]研究表明：使用混合粒度的 cBN 顆粒可以使樣品中顆粒的堆積密度變大，晶體的堆積密度越大，結(jié)合劑與 cBN 顆粒結(jié)合狀態(tài)越完善，合成時(shí)結(jié)晶就越 完整。 WU 等[20]研究發(fā)現(xiàn) cBN 顆粒尺寸的減小和含量的增加可以改善復(fù)合材料的機(jī)械性能。 cBN 體積分?jǐn)?shù)為20%、粒度尺寸為0.5～1.0μm 的 cBN/WC 樣品，在1500℃的溫度和5.5 GPa 的壓力下燒結(jié)30 min 后，硬度達(dá)到了32.8 GPa，斷裂韌性達(dá)到了9.95 MPa·m1/2。

采用不同比例的 TiN0.3與 AlN 作為結(jié)合劑和不同粒度配比的 cBN 原料在壓力5.5 GPa、溫度1400℃、保溫10 min 的條件下在六面頂壓機(jī)中進(jìn)行高溫高壓燒結(jié)，以制備不同的 PcBN 復(fù)合材料。采用 X 射線(xiàn)衍射（ XRD ）分析復(fù)合材料的物相組成，使用掃描電子顯 微鏡（ SEM ）和能譜儀（ EDS ）進(jìn)行微觀形貌觀察，進(jìn)行硬度和磨耗比等性能測(cè)試，探究不同結(jié)合劑比例和 cBN 粒度配比對(duì) PcBN 復(fù)合材料組織和性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

本實(shí)驗(yàn)以混合粒度的 cBN 粉（粒度尺寸0.5～1.0μm，2.0～5.0μm，5.0～10.0μm，純度gt;99.6%），AlN 粉（粒 度尺寸≤0.5μm，純度gt;99.6%），TaC 粉（粒度尺寸≤ 1μm，純度gt;99.6%），WC 粉（粒度尺寸≤0.2μm，純度gt; 99.6%），NbC 粉（粒度尺寸≤0.5μm，純度gt;99.6%）和 非化學(xué)計(jì)量比的 TiN0.3作為初始材料。 TiN0.3粉料在實(shí)

驗(yàn)前通過(guò)機(jī)械合金化提前制備[21]。結(jié)合劑與 cBN 的體積比為50∶50，實(shí)驗(yàn)配方如表1所示，S1和 S2組用于探究結(jié)合劑 AlN 和 TiN0.3配比對(duì) PcBN 復(fù)合材料性能的影響，S3、S4和 S5組用于探究 cBN 粒度對(duì) PcBN 復(fù)合材料性能的影響。將粉料放入 QM-3SP4型行星球磨機(jī)中混料2 h，之后裝入模具中在壓力機(jī)上以50 MPa 的壓力預(yù)壓成塊[22]。壓制好的樣品放入 BN 坩堝組裝到一起放入碳管爐中，在壓力2×10?2 Pa，溫度600℃條件下保溫12h 以去除塊體表面的雜質(zhì)和氣體。最后將處理好的樣塊、坩堝、導(dǎo)電鋼帽、石墨片和葉臘石組 裝在一起，放入國(guó)產(chǎn) CS-IB 六面頂壓機(jī)中在壓力5.5 GPa、溫度1400℃的條件下進(jìn)行高溫高壓燒結(jié)[23-24]。

表1中：V1代表 cBN 粒度尺寸為0.5～1.0μm 的組分的體積，V2代表 cBN 粒度尺寸為2.0～5.0μm 的組分的體積，V3代表 cBN 粒度尺寸為5.0～10.0μm 的組分的體積。

本實(shí)驗(yàn)使用 X 射線(xiàn)衍射儀（XRD，D/max-2500PC，日本）在20°～80°范圍內(nèi)以4°/min速度對(duì)樣品進(jìn)行物相 組成分析。采用掃描電子顯微鏡（SEM， FES-4800， 日本）對(duì)樣品斷口形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。采用阿基米德 排水法測(cè)量復(fù)合材料的密度。采用維氏硬度計(jì)（HVT- 5A，中國(guó)）測(cè)量復(fù)合材料的硬度，在50 N 條件下保壓15 s，測(cè)量6個(gè)不同位置的硬度，計(jì)算出的平均值即為該樣 品的硬度。在 DHM-3型磨耗比測(cè)定儀上進(jìn)行磨耗比 測(cè)試，將 PcBN 復(fù)合材料與綠碳化硅陶瓷平行砂輪在磨 耗比測(cè)定儀上固定后進(jìn)行相互磨削。測(cè)試條件如下：切削載荷為5 kg，主軸轉(zhuǎn)速為2000 r/min，加載壓力為 8 N，設(shè)定時(shí)間為600 s。在磨耗比測(cè)定前后，需要對(duì)待 測(cè)樣品和標(biāo)準(zhǔn)砂輪進(jìn)行超聲清洗并烘干至恒重，使用 電子天平分別稱(chēng)量樣品與標(biāo)準(zhǔn)砂輪對(duì)磨前后的質(zhì)量，根據(jù)式（1）計(jì)算出樣品相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)砂輪的磨耗比。

Q =m1-m2（1）

M1-M2

式中：Q 為磨耗比；m1為對(duì)磨前標(biāo)準(zhǔn)砂輪質(zhì)量，g；m2為對(duì)磨后標(biāo)準(zhǔn)砂輪質(zhì)量，g；M1為對(duì)磨前樣品質(zhì)量，g； M2為對(duì)磨后樣品質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)合劑配比對(duì) PcBN 復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響

圖1所示為復(fù)合材料的硬度、磨耗比隨 TiN0.3與 AlN 體積比變化的變化。由圖1可知，S1組 PcBN 復(fù)合材料的硬度和力學(xué)性能均優(yōu)于 S2組的，當(dāng) TiN0.3與 AlN 的體積比為70∶30時(shí)，復(fù)合材料硬度與磨耗比均 達(dá)到最大值22.7 GPa 和149.2。這是由于 TiN0.3 的加入會(huì)引入 N 空位，空位的存在既能活化燒結(jié)過(guò)程，又可以 促進(jìn) TiN0.3與 AlN和 cBN 發(fā)生固溶反應(yīng)，達(dá)到提升燒結(jié)體性能的目的[25]。AlN 含量過(guò)多就會(huì)造成 AlN 富集，導(dǎo)致材料的強(qiáng)度降低[26]。

S1、S2兩組 PcBN 復(fù)合材料的 XRD 圖如圖2所示。非化學(xué)計(jì)量比 TiN0.3晶格點(diǎn)陣中存在大量 N 空位，在燒結(jié)過(guò)程中使 cBN 和 AlN 中的 N 原子以填隙的方式進(jìn)入 TiN0.3的晶格點(diǎn)陣并形成 TiN。富余的 Al 原子與 B 原子相結(jié)合形成微量的中間相 AlBx 以提升 cBN 與結(jié)合劑的結(jié)合強(qiáng)度。還有少量 AlN 在燒結(jié)過(guò)程中被氧化為 Al2O3，以填補(bǔ) cBN 之間的空隙，增加粉料之間的接觸面積，減少孔洞的產(chǎn)生，提升材料的整體強(qiáng)度[27-29]。

圖3為 cBN 顆粒的 SEM 圖。由于 cBN 顆粒硬度較高，所以多呈現(xiàn)出立體的棱狀結(jié)構(gòu)，cBN 顆粒在 SEM 下有邊緣效應(yīng)，四周會(huì)呈現(xiàn)出白色的亮邊。在復(fù)合材料的斷口掃描圖中，可以根據(jù)這些特點(diǎn)判斷出 cBN 顆粒的位置。

如圖4所示為 S1與 S2組 PcBN 復(fù)合材料斷口 SEM 圖，從圖4中可以探究結(jié)合劑配比對(duì) PcBN 復(fù)合材料結(jié)合狀態(tài)的影響。由圖4可知，復(fù)合材料斷口表 面已經(jīng)有結(jié)合劑發(fā)生熔融，cBN 顆粒嵌入熔融結(jié)合劑 中并與結(jié)合劑結(jié)合在一起。由于 N 原子的遷移，結(jié)合 劑與結(jié)合劑之間、結(jié)合劑與 cBN 之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，有共價(jià)鍵生成，使 cBN 與結(jié)合劑之間不僅產(chǎn)生簡(jiǎn)單的 物理嵌合作用，還有共價(jià)鍵的連接。共價(jià)鍵的連接強(qiáng) 度高于嵌合作用，破壞共價(jià)鍵時(shí)需要更高的能量，這也是材料性能得到提升的原因。在圖4a、圖4b 中有穿晶斷裂的產(chǎn)生，這也是因?yàn)楣矁r(jià)鍵的存在使顆粒之間的 結(jié)合變得牢固，當(dāng)受到外力沖擊時(shí)，顆粒直接從中間被拉斷。圖4a 為 TiN0.3和 AlN 體積比為60∶40的復(fù)合材料斷口形貌圖，圖4a 中有大尺寸的 AlN 顆粒生成，并伴隨有少量氣孔的產(chǎn)生，組織分布不均勻。這是由于 AlN 的含量較多，在發(fā)生反應(yīng)之后仍有剩余，燒結(jié)完成后在保溫階段形成大尺寸顆粒，同時(shí)，原始粉末表面吸附的氣體因?yàn)?AlN 的快速生長(zhǎng)而無(wú)法及時(shí)逸出，進(jìn)而固封在燒結(jié)體內(nèi)形成了氣孔。圖4b 為 TiN0.3和 AlN 體積比為70∶30的復(fù)合材料斷口形貌圖，在該方案下 cBN 顆粒均勻地分布在結(jié)合劑中，cBN 顆粒與結(jié)合劑能大面積地發(fā)生反應(yīng)并結(jié)合在一起，極大地提升了 PcBN 復(fù)合材料的整體強(qiáng)度。這也是 TiN0.3和 AlN 體積比為70∶30的方案比60∶40的方案的硬度與磨耗比高的原因之一。

圖5所示為 TiN0.3/AlN/cBN 系列 PcBN 復(fù)合材料斷口的 SEM 圖，其中 TiN0.3和 AlN 體積比為70∶30。結(jié)合表2的 EDS 能譜進(jìn)行分析，可以確定各個(gè)物相的分 布情況。由于 cBN 會(huì)沿[111]方向發(fā)生滑移或沿著 [111]面生長(zhǎng)，所以在高放大倍數(shù)下可看到黑色棱狀并 且表面有明顯取向條紋的結(jié)構(gòu)。若所處的位置高低不平則為 cBN 顆粒，如點(diǎn)1、點(diǎn)3；由于 AlN 含量較多，不能完全發(fā)生反應(yīng)，剩余的 AlN 在保溫時(shí)間迅速長(zhǎng)大，并且 AlN 硬度較差，當(dāng)受到外力沖擊時(shí)會(huì)發(fā)生穿晶斷裂，所以圖中的大塊黑色團(tuán)狀顆粒就是表面平整均勻的 AlN 顆粒，如點(diǎn)2；表面呈現(xiàn)灰白色并堆積在黑色 cBN 和 AlN 周?chē)氖欠磻?yīng)生成的 TiN，如點(diǎn)6。圖5中 cBN 周?chē)嬖谥罅康?TiN 和 AlN，因此可以判斷結(jié)合劑 與 cBN 顆粒充分發(fā)生反應(yīng)，N 原子向 TiN0.3遷移生成 TiN，結(jié)合劑與 cBN 之間的黏結(jié)程度得到提升。

綜上所述，TiN0.3內(nèi)存在高濃度的空位缺陷，導(dǎo)致 N 原子通過(guò)空位遷移機(jī)制向空位擴(kuò)散形成 TiN[21，30]。當(dāng) TiN0.3和 AlN 的體積比為60∶40時(shí)，因 AlN 含量較多，有未反應(yīng)的 AlN 剩余，在1400℃的保溫時(shí)間內(nèi)富 余的 AlN 晶粒迅速長(zhǎng)大，形成尺寸較大的顆粒。同時(shí)，原料表面吸附的氣體因?yàn)?AlN 的急速長(zhǎng)大無(wú)法逃逸，在 AlN 周?chē)a(chǎn)生了少量氣孔，對(duì)復(fù)合材料的致密度造 成一定的影響，進(jìn)而導(dǎo)致材料性能下降。所以當(dāng) TiN0.3 和 AlN 的體積比為70∶30時(shí)，PcBN 復(fù)合材料的整體 性能最佳。

2.2 cBN 粒度對(duì) PcBN 復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響

為了達(dá)到兼顧接觸面積和結(jié)合強(qiáng)度的目的，對(duì) cBN 顆粒的粒度進(jìn)行組合優(yōu)化。圖6所示為各組 PcBN 復(fù)合材料的硬度、磨耗比等性能隨 cBN 粒度組 合變化。由圖6可知：PcBN 復(fù)合材料（ S3、S4、S5組）的硬度與磨耗比均隨著 cBN 中間粒度（2～5μm ）的體積占比增大而增大。當(dāng) cBN 粒度比為 V1 ∶ V2 ∶ V3=3∶5∶2時(shí) TiN0.3/AlN/TaC/cBN 體系 PcBN 復(fù)合材料（ S3 組）的硬度和磨耗比達(dá)到26.3 GPa 和126.2；TiN0.3/AlN/ WC/VC/cBN 體系 PcBN 復(fù)合材料（ S4組）的硬度和磨 耗比達(dá)到了30.7 GPa 和128.0；TiN0.3/AlN/TaC/NbC/cBN體系 PcBN 復(fù)合材料（ S5組）的硬度和磨耗比達(dá)到 22.3 GPa 和90.9。 S4組的體系具有較好的力學(xué)性能，為后續(xù)研究做了一定鋪墊。粗粒度的 cBN 顆粒在切削 時(shí)受到的力更大，容易直接從材料中剝離；而細(xì)晶粒 的 cBN 顆粒與結(jié)合劑的接觸面積更大，結(jié)合更充分，使 PcBN 刀具的耐磨性得到提高。雖然細(xì)粒徑的 cBN 顆?？梢栽黾咏Y(jié)合劑對(duì)其的把持力，但是粒徑過(guò)細(xì)會(huì) 導(dǎo)致材料的強(qiáng)度降低。同時(shí)，采用了混合粒度的 cBN 顆粒可以使粉料之間堆積得更加密集，減少由于粉料 搭接產(chǎn)生的孔隙，提高材料的致密程度，減少 PcBN 復(fù)合材料刀具在切削過(guò)程中發(fā)生崩刃現(xiàn)象[31]。

微觀組織對(duì) PcBN 復(fù)合材料的力學(xué)性能具有重要 影響，因此對(duì)材料進(jìn)行微觀組織分析至關(guān)重要。圖7 所示為3種粒度組合 PcBN 復(fù)合材料斷口上的局部放 大圖，不同粒度cBN 顆粒的體積比為 V1 ∶ V2 ∶ V3=3∶5∶2。由圖7的微觀形貌分析可知：3組樣品在斷 口處多為沿晶斷裂且均為致密結(jié)構(gòu)，表面無(wú)氣孔產(chǎn)生，顆粒之間緊密地結(jié)合在一起，可以加速燒結(jié)過(guò)程中顆 粒之間的相互反應(yīng)，所以樣品的硬度都保持在較高的水平。TiN0.3/AlN/WC/VC/cBN 體系中有 WC 和 VC 的加入，二者均為高硬度的材料，因此 TiN0.3/AlN/WC/VC/ cBN 體系 PcBN 復(fù)合材料性能最好。如圖6所示，TiN0.3/ AlN/WC/VC/cBN 體系 PcBN 復(fù)合材料的硬度與磨耗比均高于 TiN0.3/AlN/TaC/cBN 和 TiN0.3/AlN/TaC/NbC/cBN 2組，當(dāng) cBN 粒度組合為 V1 ∶ V2 ∶ V3=3∶5∶2時(shí)，硬度達(dá)到了30.7 GPa，磨耗比達(dá)到了128.0。同時(shí)，VC 的加入可以起到細(xì)晶強(qiáng)化的作用[32-34]，抑制晶粒的長(zhǎng)大，材料的強(qiáng)度也因此得到提升。這與上述 TiN0.3/AlN/WC/ VC/cBN 體系 PcBN 復(fù)合材料性能最好一致。

綜上所述，TiN0.3/AlN/TaC/cBN、TiN0.3/AlN/WC/VC/ cBN 和 TiN0.3/AlN/TaC/NbC/cBN 等3組配方均在 cBN 粒度組合為 V1 ∶ V2 ∶ V3=3∶5∶2時(shí)，硬度與磨耗比達(dá)到最佳，都高于其他配比方案的性能，這說(shuō)明該粒度組合對(duì) PcBN 復(fù)合材料的性能提升有較大的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)2～5 μm 的 cBN 顆粒含量較多時(shí)，既能保證 cBN 顆粒與結(jié)合劑有充足的反應(yīng)面積，又不會(huì)由于粉料粒度太小而降低材料整體強(qiáng)度。采用混合粒徑的 cBN 顆粒還能改善顆粒之間搭接造成孔隙的問(wèn)題，增加粉料的堆積密度。 VC 可以起到細(xì)晶強(qiáng)化的作用，促進(jìn)物質(zhì)的流動(dòng)和共價(jià)鍵的生成，使顆粒之間的結(jié)合更加緊密，這也是TiN0.3/AlN/WC/VC/cBN 體系 PcBN 復(fù)合材料性能最優(yōu)的原因之一。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì) PcBN 復(fù)合材料的組分進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化，探究了不同 TiN0.3與 AlN 的比例、不同 cBN 粒度以及配方對(duì) PcBN 復(fù)合材料組織和性能的影響，通過(guò)硬度測(cè)試、磨耗比測(cè)試、XRD 物相分析和 SEM 斷口分析得出以下結(jié)論：

（1）在壓力5.5 GPa，溫度1400℃， 保溫10 min 的燒結(jié)工藝下，當(dāng) TiN0.3和 AlN 的體積比為 70∶30時(shí)， PcBN 復(fù)合材料的性能達(dá)到最佳，結(jié)合劑與 cBN 反應(yīng)充分，組織分布均勻且無(wú)氣孔產(chǎn)生，硬度達(dá)到22.7 GPa，磨耗比達(dá)到149.2。

（2） TiN0.3/AlN/cBN、TiN0.3/AlN/WC/VC/cBN 和 TiN0.3/ AlN/TaC/NbC/cBN 體系 PcBN 復(fù)合材料在壓力5.5 GPa，溫度1400℃， 保溫10 min 的燒結(jié)工藝下，cBN 粒度組 合為 V1 ∶ V2 ∶ V3=3∶5∶2時(shí)，提高了粉料顆粒之間的堆積密度，性能達(dá)到最佳，硬度達(dá)到26.3、30.7和22.3 GPa，磨耗比達(dá)到了126.2、128.0和90.9。

（3）在壓力5.5 GPa，溫度1400℃， 保溫10 min 的燒結(jié)工藝下，TiN0.3/AlN/WC/VC/cBN 體系 PcBN 復(fù)合材料的硬度與磨耗比達(dá)到最高值30.7 GPa 和128.0，這是由于 VC 可以起到細(xì)晶強(qiáng)化的作用，并且 VC 與 WC 均為硬質(zhì)材料，二者的加入使 TiN0.3/AlN/WC/VC/cBN 系列 PcBN 復(fù)合材料的性能得以提升。

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作者簡(jiǎn)介

鄒芹，女，1978年生，博士、教授。主要研究方向：超硬材料、高熵陶瓷等。

E-mail：zq@ysu.edu.cn

李艷國(guó)，男，1978年生，博士、副研究員。主要研究方向：超硬材料、先進(jìn)鋼材料等。

E-mail：lyg@ysu.edu.cn

Effects of the ratio of binder and the ratio of cBN particle size on the microstruc-ture and properties of PcBN composites

ZOU Qin1，2，DONG Peihang2，LI Yanguo1，YUAN Zhenxiong2，WU Di1，LUO Yongan1

（1. State Key Laboratory of Metastable Materials Science and Technology， Yanshan University， Qinhuangdao 066004， Hebei， China）

（2. School of Mechanical Engineering， Yanshan University， Qinhuangdao 066004， Hebei， China）

Abstract Polycrystalline cubic boron nitride composites were prepared under high-temperature and high-pressure con- ditions. The effects of bonding agent ratio and cBN particle size on the composition， microstructure， microhardness， and abrasive ratios of the PcBN composites were investigated using X-ray diffraction （XRD）， field scanning electron micro- scopy （SEM）， and energy dispersive spectroscopy （EDS）. The experimental results showed that the PcBN composites performed better under sintering conditions of 5.5 GPa， 1400℃， and a 10-minute holding time， achieving a hardness of up to 22.7 GPa and an abrasion ratio of 149.2 at V（TiN0.3）∶V（AlN）=70∶30. Moreover， when the particle size combina- tion of cBN in PcBN composites is （0.5～1）μm：（2～5）μm：（5～10）μm =3：5：2， the packing density between particles reaches itspeak， resulting in optimal performance.

Key words PcBN composite；high pressure and high temperature （HPHT）；binder；particle size