CN112055757A - 复合烧结体 - Google Patents

Abstract

一种复合烧结体，包含平均粒径为10μm以下的多个金刚石颗粒、平均粒径为2μm以下的多个立方氮化硼颗粒、平均粒径为0.5μm以下的多个氧化铝颗粒、以及余量的结合相，其中相邻的金刚石颗粒中的至少一部分彼此结合，结合相包含钴，并且复合烧结体包含的金刚石颗粒的含量为30体积％至92体积％，包括端值，立方氮化硼颗粒的含量为3体积％至40体积％，包括端值，氧化铝颗粒的含量为2体积％至15体积％，包括端值，并且钴的含量为3体积％至30体积％，包括端值。

Description

复合烧结体

技术领域

本公开涉及一种复合烧结体。本申请要求基于在2018年4月24日提交的日本专利申请No.2018-083374的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

日本专利特开No.2005-239472(专利文献1)公开了一种具有高强度和高耐磨性的金刚石烧结体，包含：平均粒径为2μm以下的烧结金刚石颗粒；以及余量的结合相，其中金刚石烧结体中烧结金刚石颗粒的含量为80体积％以上98体积％以下，结合相包含钴和选自由钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬和钼组成的组中的至少一种元素，结合相中的所述至少一种元素的含量为0.5质量％以上且小于50质量％，结合相中的钴的含量为50质量％且小于99.5质量％，选自由钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬和钼组成的组中的至少一种元素的一部分或全部作为平均粒径为0.8μm以下的碳化物颗粒而存在，碳化物颗粒结构是不连续的，并且相邻的烧结金刚石颗粒彼此结合。

日本专利特开No.9-316587(专利文献2)公开了一种高强度的微细颗粒金刚石烧结体，包含：烧结金刚石颗粒；以及余量的结合剂，其中各烧结金刚石颗粒的粒径落入0.1μm至4μm的范围内，结合剂包含选自由Fe、Co和Ni组成的组中的至少一种铁族金属，并且氧含量落入0.01重量％至0.08重量％的范围内。

日本专利特开No.1-17836(专利文献3)公开了由通过在超高压和高温烧结金刚石原料粉末颗粒获得的烧结体构成的金刚石烧结体，各金刚石原料粉末颗粒均匀地被覆有6体积％至0.1体积％的元素周期表中第4a族、第5a族或第6a族过渡金属、硼或硅，其中金刚石烧结体包含94体积％至99.8体积％的金刚石以及余量的被覆材料的碳化物。

日本国家专利公开No.2014-531967(专利文献4)公开了一种多晶金刚石复合体，包含：含有这样的材料微结构的多晶金刚石本体，该材料微结构包含多个结合在一起的金刚石晶粒以及位于金刚石晶粒之间的间隙区域；包含钨和催化剂金属的基板；以及位于多晶金刚石本体和基板之间的晶粒生长抑制剂层，该晶粒生长抑制剂层包含多个散布有钨和催化剂金属的含钛颗粒，其中含钛颗粒的尺寸小于800纳米，其中晶粒生长抑制剂层的两侧分别与基板和多晶金刚石本体结合，并且晶粒生长抑制剂层的厚度为约20微米至100微米，并且其中金刚石晶粒的平均尺寸为约1微米以下。

WO 2007/039955(专利文献5)公开了一种用于高表面完整性加工的cBN烧结体，其包含60体积％以上95体积％以下的cBN(立方氮化硼)成分，该cBN烧结体的热导率为70W·m^-1·K^-1以上，并且cBN烧结体的最外表面被覆有厚度为0.5μm至12μm的耐热膜，该耐热膜包含选自由第4a族、第5a族、第6a族元素和Al中的至少一种元素以及选自C、N和O中的至少一种元素的化合物。

WO 2005/066381(专利文献6)公开了一种立方氮化硼烧结体，其包含立方氮化硼颗粒和用于使cBN颗粒彼此结合的结合材料，该立方氮化硼烧结体包含：范围为70体积％至98体积％的cBN颗粒；以及由Co化合物、Al化合物和WC及这些化合物的固溶体构成的余量的结合材料，其中烧结体中的cBN颗粒包含0.03重量％以下的Mg和0.001重量％以上0.05重量％以下的Li。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利特开No.2005-239472

专利文献2：日本专利特开No.9-316587

专利文献3：日本专利特开No.1-17836

专利文献4：日本国家专利公开No.2014-531967

专利文献5：WO 2007/039955

专利文献6：WO 2005/066381

发明内容

根据本公开的一个实施方案的复合烧结体包含：平均粒径为10μm以下的多个金刚石颗粒；平均粒径为2μm以下的多个立方氮化硼颗粒；平均粒径为0.5μm以下的多个氧化铝颗粒；以及余量的结合相，其中相邻的金刚石颗粒中的至少一部分彼此结合，结合相包含钴，在复合烧结体中，金刚石颗粒的含量为30体积％以上92体积％以下，立方氮化硼颗粒的含量为3体积％以上40体积％以下，氧化铝颗粒的含量为2体积％以上15体积％以下，并且钴的含量为3体积％以上30体积％以下。

附图说明

图1示出了根据本公开的一个实施方案的复合烧结体的示例性的任意指定的截面的扫描电子显微镜照片。

图2示出了图1的一部分的放大扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

[本公开要解决的问题]

近年来，随着对飞机的需求增加，需要对涡轮盘和整体叶盘进行高速加工，其中涡轮盘和整体叶盘为喷气发动机的主要部件，并且由以Inconel(注册商标)718(Ni基合金)或Ti-6Al-4V为代表的耐热合金构成；然而，目前，使用硬质合金工具以约50m/min的低切削速度进行精加工。因此，没有工具满足高速加工的市场需求。

在日本专利特开No.2005-239472(专利文献1)、日本专利特开No.9-316587(专利文献2)、日本专利特开No.1-17836(专利文献3)和日本国家专利公开No.2014-531967(专利文献4)中公开的各金刚石烧结体中，作为主要成分的金刚石与包含铁族元素(元素周期表中第4周期的第8族、第9族和第10族元素，即铁、钴和镍三种元素的通称；这同样适用于以下描述)和/或钛的合金有很高的亲和力，因此，金刚石具有高反应性，在空气中于600℃以上开始碳化从而使硬度降低，并在空气中于800℃以上燃烧。因此，各金刚石烧结体的热稳定性差。因此，通常已知的是，这些金刚石烧结体均不用于包含铁族元素和/或钛的耐热合金的高速加工。

在WO 2007/039955(专利文献5)和WO 2005/066381(专利文献6)中公开的各立方氮化硼(cBN)烧结体中，作为主要成分的cBN对包含铁族元素和/或钛的合金的亲和力低。即使在由包含铁族元素和/或钛的合金构成的耐热合金的高速加工中，各立方氮化硼(cBN)烧结体也表现出高耐磨性。然而，由于各cBN烧结体的耐破损性差，因此在包含铁族元素和/或钛的耐热合金的高速加工的早期阶段会发生缺损，从而无法得到作为工具的实用寿命。

为了解决上述问题，本公开的目的在于提供一种还可以应用于对包含铁族元素和/或钛的耐热合金进行高速加工并且兼具高耐磨性和高耐破损性的复合烧结体。

[本公开的有利效果]

根据以上描述，可以提供一种还可以应用于包含铁族元素和/或钛的耐热合金的高速加工，并且兼具高耐磨性和高耐破损性这两者的复合烧结体。

[实施方案的描述]

首先，列举并描述本公开的实施方案。

[1]根据本公开的一个实施方案的复合烧结体包含：平均粒径为10μm以下的多个金刚石颗粒；平均粒径为2μm以下的多个立方氮化硼颗粒；平均粒径为0.5μm以下的多个氧化铝颗粒；以及余量的结合相，其中相邻的金刚石颗粒中的至少一部分彼此结合，结合相包含钴，在复合烧结体中，金刚石颗粒的含量为30体积％以上92体积％以下，立方氮化硼颗粒的含量为3体积％以上40体积％以下，氧化铝颗粒的含量为2体积％以上15体积％以下，并且钴的含量为3体积％以上30体积％以下。本实施方案的复合烧结体兼具高耐磨性和高耐破损性。

[2]在根据本实施方案的复合烧结体中，金刚石颗粒的平均粒径可为2μm以下，并且立方氮化硼颗粒的平均粒径可为1μm以下，并且在复合烧结体中，金刚石颗粒的含量可为50体积％以上70体积％以下，立方氮化硼颗粒的含量可为10体积％以上30体积％以下，并且钴的含量可为5体积％以上15体积％以下。在这种复合烧结体中，强度变高从而使得在具有高耐磨性和高耐破损性之外还具有高耐缺损性。

[3]在根据本实施方案的复合烧结体中，氧化铝颗粒的平均粒径可为0.2μm以下。这种复合烧结体具有更高的耐破损性和更高的耐缺损性。

[4]在根据本实施方案的复合烧结体中，氧化铝颗粒的含量可为3体积％以上10体积％以下。在这种复合烧结体中，强度变高从而使得在具有高耐磨性和高耐破损性之外还具有高耐缺损性。

[5]在根据本实施方案的复合烧结体中，在任意指定的截面中的纵边为18μm且横边为23μm的视野中，可以以格子状在纵向方向上绘制十条直线并且可以在横向方向上绘制十条直线，从而将视野在纵向方向上十一等分，并且将视野在横向方向上十一等分，并且对于位于各直线上且粒径为0.1μm以上的氧化铝颗粒，相对于连接相应的相邻氧化铝颗粒之间的各线段的总数量，相邻氧化铝颗粒之间的距离为0.2μm以上的各线段的数量的比率可为90％以上。在这种复合烧结体中，强度变高从而使得在具有高耐磨性和高耐破损性之外还具有高耐缺损性。

[6]在根据本实施方案的复合烧结体中，在任意指定的截面中的纵边为18μm且横边为23μm的视野中，可以以格子状在纵向方向上绘制十条直线并且可以在横向方向上绘制十条直线，从而将视野在纵向方向上十一等分，并且将视野在横向方向上十一等分，并且对于位于各直线上且粒径为0.1μm以上的氧化铝颗粒，相对于连接相应的相邻氧化铝颗粒之间的各线段的总数量，相邻氧化铝颗粒之间的距离为0.5μm以上的各线段的数量的比率可为90％以上。在这种复合烧结体中，强度变高从而使得在具有高耐磨性和高耐破损性之外还具有高耐缺损性。

[7]在根据本实施方案的复合烧结体中，在任意指定的截面中的纵边为18μm且横边为23μm的视野中，可以存在一个以下的粒径为1μm以上的氧化铝颗粒。这种复合烧结体具有更高的耐破损性。

[8]在根据本实施方案的复合烧结体中，在任意指定的截面中的纵边为18μm且横边为23μm的视野中，可以存在三个以下的各自粒径为0.5μm以上的氧化铝颗粒。这种复合烧结体具有更高的耐破损性。

[9]在根据本实施方案的复合烧结体中，结合相还可以包含这样的化学成分，该化学成分包括选自由钨、钛、锆、铪、铌、钽、铬、铝、硅和钼组成的组中的至少一种元素，并且在结合相中，钴的含量可为50质量％以上99.5质量％以下，并且化学成分的含量可为0.5质量％以上50质量％以下。在这种复合烧结体中，强度变高从而使得在具有高耐磨性和高耐破损性之外还具有高耐缺损性。

[10]在根据本实施方案的复合烧结体中，结合相的至少一部分可为碳化物、碳氮化物、氮化物、氧化物、氮氧化物和硼化物中的至少一者。这种复合烧结体兼具高耐磨性和高耐破损性，并且耐磨性特别高。

[11]根据本实施方案的复合烧结体包含：平均粒径为2μm以下的多个金刚石颗粒；平均粒径为1μm以下的多个立方氮化硼颗粒；平均粒径为0.2μm以下的多个氧化铝颗粒；以及余量的结合相，其中相邻的金刚石颗粒中的至少一部分可以彼此结合，结合相可以包含钴和这样的化学成分，该化学成分包括选自由钨、钛、锆、铪、铌、钽、铬、铝、硅和钼组成的组中的至少一种元素，并且在结合相中，钴的含量可为50质量％以上99.5质量％以下，并且化学成分的含量可为0.5质量％以上50质量％以下，结合相的至少一部分可为碳化物、碳氮化物、氮化物、氧化物、氮氧化物和硼化物中的至少一者，在复合烧结体中，金刚石颗粒的含量可为50体积％以上70体积％以下，立方氮化硼颗粒的含量可为10体积％以上30体积％以下，氧化铝颗粒的含量可为2体积％以上15体积％以下，并且钴的含量可为5体积％以上15体积％以下，在任意指定的截面中的纵边为18μm且横边为23μm的视野中，可以以格子状在纵向方向上绘制十条直线并且可以在横向方向上绘制十条直线，从而将视野在纵向方向上十一等分，并且将视野在横向方向上十一等分，并且对于位于各直线上且粒径为0.1μm以上的氧化铝颗粒，相对于连接相应的相邻氧化铝颗粒之间的各线段的总数量，相邻氧化铝颗粒之间的距离为0.2μm以上的各线段的数量的比率可为90％以上，并且在任意指定的截面中的纵边为18μm且横边为23μm的视野中可以存在一个以下的粒径为1μm以上的氧化铝颗粒。这种复合烧结体兼具高耐磨性和高耐破损性。

[本公开的实施方案的细节]

<复合烧结体>

根据本实施方案的复合烧结体包含：平均粒径为10μm以下的多个金刚石颗粒；平均粒径为2μm以下的多个cBN(立方氮化硼)颗粒；平均粒径为0.5μm以下的多个Al₂O₃(氧化铝)颗粒，以及余量的结合相，其中相邻的金刚石颗粒中的至少一部分彼此结合，结合相包含Co(钴)，在复合烧结体中，金刚石颗粒的含量为30体积％以上92体积％以下，cBN颗粒的含量为3体积％以上40体积％以下，Al₂O₃颗粒的含量为2体积％以上15体积％以下，并且Co的含量为3体积％以上30体积％以下。因为将金刚石颗粒、cBN颗粒和Al₂O₃颗粒组合在一起，所以根据本实施方案的复合烧结体兼具高耐磨性和高破损性。

本发明人使用cBN烧结体以形成端铣刀，其为一种切削工具。本发明人发现，当在加工包含铁族元素的耐热合金(例如，Inconel(注册商标)718)期间，观察切削刃即将缺损的端铣刀时，在端铣刀的切削刃内部产生的裂纹延伸通过cBN颗粒。因此，发现cBN颗粒的韧性和强度对于用于加工包含铁族元素和/或钛的耐热合金的工具而言是不足的，并且不能期望通过以常规方式连续改良cBN烧结体来使其性能得到极大改善。

接下来，本发明人通过使用金刚石烧结体从而形成端铣刀，人们通常会避免使用金刚石烧结体，这是因为认为在通过端铣刀高速加工包含铁族元素和/或钛的耐热合金的过程中，每个切削刃的切削距离短，并且切削刃的温度不太可能升高。然后，本发明人对包含铁族元素的耐热合金(例如，Inconel(注册商标)718)进行了加工。结果，在使用金刚石烧结体形成的端铣刀中并未发生在使用cBN烧结体形成的端铣刀中会频繁发生的缺损。然而，使用金刚石烧结体形成的端铣刀的磨损速度比使用cBN烧结体形成的端铣刀的磨损速度高，其结果是不能获得实用的工具寿命。

为了解决这个问题，本发明人考虑将具有高耐破损性的金刚石颗粒与各自具有高耐磨性的cBN颗粒和Al₂O₃颗粒组合。其结果是，本发明人通过组合适当含量的金刚石颗粒和各自适当含量的cBN颗粒和微细Al₂O₃颗粒，从而成功地获得了兼具高耐磨性和高耐破损性的复合烧结体，其中推定至少一部分金刚石颗粒彼此结合从而形成连续的骨架结构，并且推定通过形成该骨架结构的制造方法从而使cBN颗粒和微细Al₂O₃颗粒置于该骨架结构的间隙中。在此，可以容易地将Al₂O₃颗粒制成比cBN颗粒更微细，因此Al₂O₃颗粒可能均匀地分散并置于由金刚石颗粒形成的骨架结构的间隙中。

(金刚石颗粒)

金刚石颗粒的平均粒径为10μm以下，并且优选为2μm以下，以获得兼具高耐磨性和高耐破损性的高强度复合烧结体。在此，以如下方式确定各金刚石颗粒的粒径。首先，采用截面抛光仪(CP)装置等，通过CP加工制作复合烧结体的任意指定的截面。然后，通过EDX(能量色散X射线光谱法)在截面中识别金刚石颗粒。然后，假设金刚石颗粒均匀地分散在复合烧结体中，使用图像分析软件基于颗粒的截面积计算各颗粒的等效圆直径，并将该直径视为上述粒径。通过计算上述颗粒的粒径的平均值获得金刚石颗粒的平均粒径。

考虑到适合于形成至少部分金刚石颗粒彼此结合的连续骨架结构，复合烧结体中金刚石颗粒的含量为30体积％以上92体积％以下，并且优选为50体积％以上70体积％以下。在此，以如下方式计算复合烧结体中的金刚石颗粒的含量。首先，在复合烧结体的任意指定的截面中，通过EDX(能量色散X射线光谱)识别金刚石颗粒。接下来，假设金刚石颗粒均匀地分散在复合烧结体中，将金刚石颗粒的截面积相对于截面的总面积的面积％视为体积％。以这种方式，计算上述含量。应当注意，通过SEM(扫描电子显微镜)观察复合烧结体中通过相邻金刚石颗粒的至少一部分彼此结合而形成的连续骨架结构。

(立方氮化硼颗粒)

cBN(立方氮化硼)颗粒的平均粒径为2μm以下，并且优选为1μm以下，以获得兼具高耐磨性和高耐破损性的高强度复合烧结体。在此，以与金刚石颗粒相同的方法计算各cBN颗粒的粒径以及cBN颗粒的平均粒径。从适合于使cBN颗粒置于由金刚石颗粒形成的上述骨架结构的间隙中的观点出发，复合烧结体中cBN颗粒的含量为3体积％以上40体积％以下，并且优选为10体积％以上30体积％以下。在此，如下计算复合烧结体中cBN颗粒的含量。首先，在复合烧结体的任意指定的截面中，通过EDX(能量分散X射线光谱)识别cBN颗粒。接下来，假设cBN颗粒均匀地分散在复合烧结体中，将cBN颗粒的截面积相对于截面的总面积的面积％视为体积％。以这种方式计算上述含量。

(氧化铝颗粒)

Al₂O₃(氧化铝)颗粒的平均粒径为0.5μm以下，并且优选为0.2μm以下，以获得兼具高耐磨性和高耐破损性的高强度复合烧结体。对于Al₂O₃颗粒，使用平均粒径比金刚石颗粒和cBN颗粒的平均粒径更小的颗粒，这是因为可以在不破坏由金刚石颗粒形成的骨架结构的情况下，使具有高耐磨性的颗粒(Al₂O₃颗粒)置于整体烧结体中。在此，以与金刚石颗粒相同的方法计算各Al₂O₃颗粒的粒径和Al₂O₃颗粒的平均粒径。从适合于使Al₂O₃颗粒置于由金刚石颗粒形成的上述骨架结构的间隙中的观点出发，复合烧结体中Al₂O₃颗粒的含量为2体积％以上15体积％以下，并且优选为3体积％以上10体积％以下。在此，如下计算复合烧结体中Al₂O₃颗粒的含量。首先，在复合烧结体的任意指定的截面中，通过EDX(能量分散X射线分析)识别Al₂O₃颗粒。然后，假设Al₂O₃颗粒均匀地分散在复合烧结体中，将Al₂O₃颗粒的截面积相对于截面的总面积的面积％视为体积％。以这种方式计算上述含量。

(结合相)

结合相包含Co(钴)，以使相邻的金刚石颗粒中的至少一部分彼此结合。复合烧结体中Co的含量为3体积％以上30体积％以下，并且优选为5体积％以上15体积％以下，以使相邻的金刚石颗粒中的至少一部分彼此结合。在此，如下计算复合烧结体中Co的含量。首先，在复合烧结体的任意指定的截面中，通过EDX(能量色散X射线光谱)识别Co。然后，假设Co均匀地分散在复合烧结体中，将指定为Co的截面积相对于截面的总面积的面积％视为体积％。以这种方式计算上述含量。

为了增加复合烧结体的强度，结合相优选进一步包含这样的化学成分，该化学成分包括选自由W(钨)、Ti(钛)、Zr(锆)、Hf(铪)、Nb(铌)、Ta(钽)、Cr(铬)、Al(铝)、Si(硅)和Mo(钼)组成的组中的至少一种元素。为了通过使相邻的金刚石颗粒中至少一部分彼此结合而增加复合烧结体的强度，结合相中Co的含量优选为50质量％以上99.5质量％以下，并且更优选为55质量％以上70质量％以下。此外，为了增加复合烧结体的强度，结合相中上述化学成分(化学成分包括选自由W、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Cr、Al、Si和Mo组成的组中的至少一种元素)的含量优选为0.5质量％以上50质量％以下，并且更优选为30质量％以上45质量％以下。以如下方式计算结合相中Co和化学成分各自的含量。首先，对复合烧结体的任意指定的截面进行CP加工。然后，在经CP加工的截面中，确定通过EDX(能量色散X射线光谱)的定量分析测定的Co和化学成分的质量比。以这种方式计算上述含量。

为了增加复合烧结体的耐磨性，包含在结合相中的上述化学成分(化学成分包括选自由W、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Cr、Al、Si和Mo组成的组中的至少一种元素)中的至少一部分优选为碳化物、碳氮化物、氮化物、氧化物、氮氧化物和硼化物中的至少一者。其实例包括：碳化物，例如TiC；碳氮化物，例如TiCN；氮化物，例如TiN；氧化物，例如ZrO₂(不包括Al₂O₃)；氮氧化物，例如赛隆(SiAlON)；硼化物，例如TiB₂。根据XRD(X射线衍射)的衍射峰图案识别化学成分的类型。

(粒径为预定粒径以上的各氧化铝颗粒之间的距离为预定距离以上的各线段的数量的比率)

当Al₂O₃(氧化铝)颗粒以不平衡的方式存在于本实施方案的复合烧结体中时，耐破损性下降。因此，为了通过使微细的Al₂O₃颗粒均匀地分散在复合烧结体中而实现复合烧结体的高耐磨性和高耐破损性，在任意指定的截面中的纵边为18μm且横边为23μm的视野中，以格子状在纵向方向上绘制十条直线并且在横向方向上绘制十条直线，从而将视野在纵向方向上十一等分，并且将视野在横向方向上十一等分，并且对于位于各直线上且粒径为0.1μm以上的Al₂O₃颗粒，相对于连接相应的相邻Al₂O₃颗粒之间的各线段的总数量，相邻Al₂O₃颗粒之间的距离为0.2μm以上的各线段的数量的比率优选为90％以上。更优选地，相邻氧化铝颗粒之间的距离为0.5μm以上的各线段的数量的比率为90％以上。

具体而言，参考图1，首先，拍摄本实施方案的复合烧结体的任意指定的截面的SEM(扫描电子显微镜)照片。由EDX识别各金刚石颗粒、cBN颗粒、Al₂O₃颗粒和结合相，并使用图像分析软件基于色差和/或亮度差来区分和可视化各金刚石颗粒、cBN颗粒、Al₂O₃颗粒和结合相。例如，在图1的SEM照片中，黑色部分表示金刚石颗粒或cBN颗粒，灰色部分表示Al₂O₃颗粒，并且白色部分表示结合相。接下来，在该SEM照片中的纵边为18μm且横边为23μm的视野中，以格子状在纵向方向上绘制十条直线并且在横向方向上绘制十条直线，从而将视野在纵向方向上十一等分，并且将视野在横向方向上十一等分。接下来，对于位于各直线(即，沿横向方向延伸的十条直线和沿纵向方向延伸的十条直线中的每一条直线)上且粒径为0.1μm以上的Al₂O₃颗粒，通过线段(图1中两端均带有箭头的各线段)将相邻的Al₂O₃颗粒彼此连接。例如，在图1和图2中，线段S1和S2各自表示Al₂O₃颗粒之间的距离小于0.2μm的线段(即，长度小于0.2μm的线段)。线段L1、L2和L3各自表示Al₂O₃颗粒之间的距离为0.2μm以上的线段(即，长度为0.2μm以上的线段)。

接下来，对如上所述获得的并连接相邻Al₂O₃颗粒之间的线段的总数量进行计数。在此，连接相邻Al₂O₃颗粒之间的线段是指位于该线段两端的Al₂O₃颗粒在纵边为18μm且横边为23μm的视野内的线段。因此，连接相邻Al₂O₃颗粒之间的线段不包括由Al₂O₃颗粒延伸到该纵边为18μm且横边为23μm的视野之外的线段。例如，关于图1中包括线段L1、线段L2和线段L3在内的横向延伸直线，连接相应的相邻Al₂O₃颗粒之间的各线段是指除了上述直线的两端的线段之外的五条线段。

接下来，在连接相应的相邻Al₂O₃颗粒之间的各线段中，对相邻Al₂O₃颗粒之间的距离为0.2μm以上的各线段(即，长度为0.2μm以上的各线段，例如线段L1、线段L2和线段L3)的数量进行计数。接下来，将相邻Al₂O₃颗粒之间的距离为0.2μm以上的各线段的数量除以连接相应的相邻Al₂O₃颗粒之间的各线段的总数量，以百分比表示。由此，计算相邻Al₂O₃颗粒之间的距离为0.2μm以上的各线段的数量相对于连接相应的相邻Al₂O₃颗粒之间的各线段的总数量的比率。

此外，在以上描述中，在连接相应的相邻Al₂O₃颗粒之间的各线段中，对相邻Al₂O₃颗粒之间的距离为0.5μm以上的各线段(即，长度为0.5μm以上的各线段)进行计数。然后，将相邻Al₂O₃颗粒之间的距离为0.5μm以上的各线段的数量除以连接相应的相邻Al₂O₃颗粒之间的各线段的总数，以百分比表示。由此，计算相邻Al₂O₃颗粒之间距离为0.5μm以上的各线段的数量相对于连接相应的相邻Al₂O₃颗粒之间的各线段的总数的比率。

(粒径为预定粒径以上的氧化铝颗粒的数量)

优选地，在本实施方案的复合烧结体中，为了通过减少具有较大粒径的Al₂O₃(氧化铝)颗粒的数量来实现复合烧结体的更高的耐破损性，在任意指定的截面中的纵边为18μm且横边为23μm的视野中存在一个以下的粒径为1μm以上的氧化铝颗粒，或者在任意指定的截面中的纵边为18μm且横边为23μm的视野中存在三个以下的粒径为0.5μm以上的氧化铝颗粒。更优选地，在任意指定的截面中的纵边为18μm且横边为23μm的视野中存在一个以下的粒径为1μm以上的氧化铝颗粒，并且在任意指定的截面中的纵边为18μm且横边为23μm的视野中存在三个以下的各自粒径为0.5μm以上的氧化铝颗粒。

优选地，根据本实施方案的复合烧结体包括：平均粒径为2μm以下的多个金刚石颗粒；平均粒径为1μm以下的多个cBN(立方氮化硼)颗粒；平均粒径为0.2μm以下的多个Al₂O₃(氧化铝)颗粒；以及余量的结合相，其中相邻的金刚石颗粒中的至少一部分彼此结合，结合相包含Co(钴)和这样的化学成分，该化学成分包括选自由W(钨)、Ti(钛)、Zr(锆)、Hf(铪)、Nb(铌)、Ta(钽)、Cr(铬)、Al(铝)、Si(硅)和Mo(钼)组成的组中的至少一种元素，并且在结合相中，Co的含量为50质量％以上99.5质量％以下，并且化学成分的含量为0.5质量％以上50质量％以下，结合相中的至少一部分为碳化物、碳氮化物、氮化物、氧化物、氮氧化物和硼化物中的至少一者，在复合烧结体中，金刚石颗粒的含量为50体积％以上70体积％以下，cBN颗粒的含量为10体积％以上30体积％以下，Al₂O₃颗粒的含量为2体积％以上15体积％以下，并且Co的含量为5体积％以上15体积％以下，在任意指定的截面中的纵边为18μm且横边为23μm的视野中，以格子状在纵向方向上绘制十条直线并且在横向方向上绘制十条直线，从而将视野在纵向方向上十一等分，并且将视野在横向方向上十一等分，并且对于位于各直线上且粒径为0.1μm以上的Al₂O₃颗粒，相对于连接相应的相邻Al₂O₃颗粒之间的各线段的总数量，相邻Al₂O₃颗粒之间的距离为0.2μm以上的各线段的数量的比率为90％以上，并且在任意指定的截面中的纵边为18μm且横边为23μm的视野中存在一个以下的粒径为1μm以上的Al₂O₃颗粒。这样的复合烧结体兼具高耐磨性和高耐破损性。

<复合烧结体的制造方法>

制造根据本实施方案的复合烧结体的方法没有特别地限制；然而，为了有效地制造本实施方案的复合烧结体，根据本实施方案的复合烧结体的制造方法优选包括：通过用包含Co的结合剂覆盖金刚石粉末的各颗粒的表面的至少一部分，从而形成覆盖有结合剂的金刚石粉末的第一步骤；通过混合覆盖有结合剂的金刚石粉末、cBN粉末和Al₂O₃粉末从而形成混合物的第二步骤；以及通过烧结该混合物从而形成复合烧结体的第三步骤。

(第一步骤)

在第一步骤中，通过用包含Co的结合剂覆盖金刚石粉末的各颗粒的表面的至少一部分，从而形成覆盖有结合剂的金刚石粉末。通过在后续步骤中烧结覆盖有结合剂的金刚石粉末、cBN粉末和Al₂O₃粉末的混合物，从而获得本实施方案的复合烧结体。

在第一步骤中使用的金刚石粉末的平均粒径没有特别地限制，但是为10μm以下，并且优选为2μm以下，以形成具有高强度、高耐磨性和高耐破损性的复合烧结体。用包含Co的结合剂覆盖金刚石粉末的各颗粒的表面的至少一部分的方法没有特别限制，但优选为化学镀法、电弧沉积法、粉末溅射法等，以得到少量的杂质和均匀的覆层。为了形成具有高强度、高耐磨性和高耐破损性的复合烧结体，优选的是结合剂不仅包含Co，而且还包含这样的化学成分，该化学成分包括选自由W、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Cr、Al、Si和Mo组成的组中的至少一种元素。在后续步骤中，结合剂形成复合烧结体中的结合相。

(第二步骤)

在第二步骤中，通过混合覆盖有结合剂的金刚石粉末、cBN粉末和Al₂O₃粉末形成混合物。在此，优选以如下方式进行覆盖有Co的金刚石粉末和cBN粉末与Al₂O₃粉末的混合。即，为了获得平均粒径小的Al₂O₃颗粒，使用珠磨机等将Al₂O₃粉末在浆料状态下粉碎，并且将仍处于浆料状态的Al₂O₃粉末与覆盖有Co的金刚石粉末和cBN粉末混合，以避免再聚集，其中该浆料状态优选为Al₂O₃粉末分散于分散介质中的状态。通过在后续步骤中烧结该混合物，获得本实施方案的复合烧结体。此外，为了调节烧结体中的结合剂的量，也可以在该步骤中添加结合剂。当在第二步骤中添加结合剂时，可以跳过第一步骤；然而，优选的是进行第一步骤。当跳过第一步骤时，通过在第二步骤中混合金刚石粉末、cBN粉末和Al₂O₃粉末形成混合物。

在第二步骤中使用的cBN粉末的平均粒径没有特别地限制，但是为了形成具有高强度、高耐磨性和高耐破损性的复合烧结体，其平均粒径为2μm以下，并且优选为1μm以下。在第二步骤中使用的Al₂O₃粉末的平均粒径没有特别地限制，但是为了形成具有高强度、高耐磨性和高耐破损性的复合烧结体，其平均粒径为0.5μm以下，并且优选为0.2μm。由于Al₂O₃颗粒易于聚集，因此将Al₂O₃颗粒以预先分散于分散介质中的浆料状态进行粉碎，然后将仍然处于浆料状态的Al₂O₃颗粒与覆盖有结合剂的金刚石粉末和cBN粉末混合，以避免再聚集。粉碎Al₂O₃颗粒的方法没有特别地限制；然而，优选的是使用珠磨机、行星式磨机等以粉碎成微细颗粒。对覆盖有结合剂的金刚石粉末、cBN粉末和Al₂O₃粉末的混合方法没有特别地限制；然而，优选的是采用球磨机混合、珠磨机混合、行星式磨机混合、喷射磨机混合等，以得到高效且均匀的混合。此外，如上所述，此时也可以混合结合剂。通过调节覆盖有结合剂的金刚石粉末的量(即，金刚石粉末的量和相对于金刚石粉末的结合剂的量)、cBN粉末的量、Al₂O₃粉末的量以及结合剂中的Co和化学成分的含量，能够获得：复合烧结体中所需含量的金刚石颗粒、所需含量的cBN颗粒、所需含量的Al₂O₃粉末和所需含量的Co；以及结合相中的所需含量的Co和所需含量的化学成分。

(第三步骤)

在第三步骤中，通过烧结该混合物以形成复合烧结体。混合物的烧结条件没有特别地限制，但为了有效地获得本实施方案的复合烧结体，烧结压力优选为4GPa以上10GPa以下，并且更优选为6GPa以上8GPa以下，烧结温度优选为1400℃以上2000℃以下，并且更优选为1500℃以上1800℃以下。为了形成金刚石颗粒的骨架结构，更长的烧结时间是更优选的。烧结时间优选为15分钟以上60分钟以下。通常，当在6GPa以上的高压和1500℃以上的高温长时间烧结微细金刚石颗粒时，虽然会产生异常颗粒生长，但是在本实施方案中，cBN颗粒和Al₂O₃颗粒置于金刚石晶格中，从而抑制了异常颗粒生长，因此可以进行与常规技术的时间相比更长时间的烧结。

实施例

(实施例I)

在本实施例中，如表1至表3的No.I-1至No.I-19和No.I-R1至No.I-R10所示，制造具有不同平均粒径和含量的金刚石颗粒、cBN颗粒和Al₂O₃粉末，以及不同含量的结合相的复合烧结体。在通过SEM(电子显微镜)获得的在所制造的复合烧结体的任意指定的截面中的纵边为18μm且横边为23μm的视野中，以格子状在纵向方向上绘制十条直线并且在横向方向上绘制十条直线，从而将视野在纵向方向上十一等分，并且将视野在横向方向上十一等分。接下来，对于位于各直线上且粒径为0.1μm以上的Al₂O₃颗粒，计算相对于连接相应的相邻Al₂O₃颗粒之间的各线段的总数量，相邻Al₂O₃颗粒之间的距离为0.2μm以上的各线段的数量的比率，并且计算相应的相邻Al₂O₃颗粒之间的距离为0.5μm以上的各线段的数量的比率。此外，在通过SEM(电子显微镜)获得的在所制造的复合烧结体的任意指定的截面中的纵边为18μm且横边为23μm的视野中，计算粒径为1μm以上的各Al₂O₃颗粒以及粒径为0.5μm以上的各Al₂O₃颗粒。此外，使用这些复合烧结体制造切削工具，并且测定在Inconel(注册商标)718的高速切削中，其切削刃的后刀面各自的磨损宽度，从而评价这些切削工具各自的寿命。

如下制造各复合烧结体。通过化学镀法，用相对于金刚石颗粒为6质量％的Co作为结合剂覆盖平均粒径如表1至表3所示的金刚石粉末的各颗粒的表面。通过珠磨机，将具有表1至表3所示的平均粒径的Al₂O₃粉末以分散于作为分散介质的乙醇中的分散状态粉碎。然后，将覆盖有Co的金刚石粉末、具有表1至表3所示的平均粒径的cBN粉末以及浆料状态下的粉碎的Al₂O₃粉末通过球磨机法湿式混合以制造混合物，并且使混合物在1200℃进行30分钟的真空热处理，以除去颗粒表面的气体。将该混合物引入到由Ta(钽)构成的容器中，其中该混合物与WC-6％Co硬质合金圆盘和Co箔接触，并通过使用带式超高压高温发生器在6GPa的压力和1650℃的温度保持该混合物10分钟，从而烧结混合物，由此制造复合烧结体。

以这样的方式进行烧结，在烧结过程中，WC-6％Co和Co的共晶熔体由WC-6％Co硬质合金圆盘和Co箔渗透到复合烧结体中。因此，复合烧结体中的金刚石颗粒、cBN颗粒和Al₂O₃颗粒各自的含量以及结合相的组成与混合物的准备组成稍有不同。因此，根据渗透的共晶熔体的预期量来设计混合物的准备组成。

当使用氩离子束抛光所制造的复合烧结体的任意指定的截面，并使用SEM(电子显微镜)观察复合烧结体的结构时，在No.I-1至No.I-19和No.I-R1至No.I-R9的情况下，均观察到金刚石颗粒的至少一部分彼此结合的连续骨架结构。此外，如下计算复合烧结体中的金刚石颗粒、cBN颗粒、Al₂O₃颗粒以及结合相中的Co各自的含量。首先，采用EDX(能量分散X射线分析)识别金刚石颗粒、cBN颗粒、Al₂O₃颗粒和结合相。然后，采用图像分析软件(由Mitani Corporation提供的WinROOF)，从而计算相对于截面的总面积，金刚石颗粒、cBN颗粒、Al₂O₃颗粒和结合相各自的截面积的面积％。接下来，假设金刚石颗粒、cBN颗粒、Al₂O₃颗粒和结合相均匀分散在复合烧结体中。基于这种假设，将上述面积％视为体积％。以这种方式，计算金刚石颗粒、cBN颗粒、Al₂O₃颗粒和结合相中的Co各自的含量。关于粒径，以与含量的测定相同的方式，通过EDX识别各颗粒并使用图像分析软件(由Mitani Corporation提供的WinROOF)基于各颗粒的截面积计算等效圆直径，从而计算各颗粒的粒径和它们的平均粒径。

此外，拍摄复合烧结体的任意指定的截面的SEM照片，并且使用图像分析软件(由Mitani Corporation提供的WinROOF)基于色差和/或亮度差来识别金刚石颗粒、cBN颗粒、Al₂O₃颗粒和结合相。在经识别的SEM照片中的纵边为18μm且横边为23μm的视野中，以格子状在纵向方向上绘制十条直线并且在横向方向上绘制十条直线，从而将视野在纵向方向上十一等分，并且将视野在横向方向上十一等分(纵向方向上的间隔为1.636μm，并且横向方向上的间隔为2.091μm)。接下来，对于位于各直线(即，在横向方向上延伸的十条直线和在纵向方向上延伸的十条直线)上且粒径为0.1μm以上的Al₂O₃颗粒，将相邻Al₂O₃颗粒通过线段彼此连接，并计数线段的总数量。在此，连接相邻Al₂O₃颗粒之间的各线段是指位于该线段两端的Al₂O₃颗粒在纵边为18μm且横边为23μm的视野内的线段。因此，连接相邻Al₂O₃颗粒之间的线段不包括由Al₂O₃颗粒延伸到纵边为18μm且横边为23μm的视野之外的线段。

接下来，对连接相应的相邻Al₂O₃颗粒的线段中相邻Al₂O₃颗粒之间的距离为0.2μm以上的线段(即，长度为0.2μm以上的线段)的数量进行计数。接下来，将相邻Al₂O₃颗粒之间的距离为0.2μm以上的线段的数量除以连接相应的相邻Al₂O₃颗粒之间的各线段的总数量，以百分比表示。因此，计算相邻Al₂O₃颗粒之间距离为0.2μm以上的各线段的数量相对于连接相应的相邻Al₂O₃颗粒之间的各线段的总数量的比率。

此外，在以上描述中，在连接相应的相邻Al₂O₃颗粒之间的各线段中，对相邻Al₂O₃颗粒之间的距离为0.5μm以上的各线段(即，长度为0.5μm以上的各线段)的数量进行计数。接下来，将相邻Al₂O₃颗粒之间的距离为0.5μm以上的各线段的数量除以连接相应的相邻Al₂O₃颗粒之间的各线段的总数量，以百分比表示。因此，计算相邻Al₂O₃颗粒之间距离为0.5μm以上的各线段的数量相对于连接相应的相邻Al₂O₃颗粒之间的各线段的总数量的比率。

此外，在经识别的SEM照片中，在纵边为18μm且横边为23μm的视野中，对粒径为1μm以上的各Al₂O₃颗粒和粒径为0.5μm以上的各Al₂O₃颗粒进行计数。

此外，将上述各复合烧结体用于制造由以下构成的切削工具：RSX12032ES型(切削直径为32mm)的端铣刀型刀具；以及RDET1204M0型的刀片。将制造的切削工具用于切削外径为95mm的圆盘形式的Inconel(注册商标)718(由Daido-Special Metals提供，经过固溶处理和时效硬化处理的材料；洛氏硬度HRC44；粒径对应于ASTM(美国材料试验协会)的E112中定义的粒径编号9)的工件的上表面。切削条件如下：切削速度Vc为300m/min；进给速率f为0.05mm/切削刃；切削深度ap为0.3mm；切削的径向深度ae为0.3mm；并且冷却剂为WET(20倍稀释的乳液)。其结果示于表1至表3。表1至表3中的“后刀面磨损量和/或缺损宽度”表示当工件的切削长度为10m时的值。此外，表1至表3中的“寿命”表示当后刀面的磨损宽度大于0.1mm时的工件的切削长度。

在通过表1和表2的No.I-1至No.I-19中制造的复合烧结体而制造的各切削工具中，在以300m/min的切削速度Vc对由包含铁族元素的合金构成的耐热合金Inconel(注册商标)718进行的高速加工中，后刀面没有破损，后刀面磨损量和/或缺损宽度较小，并且无论是否因磨损或缺损而导致寿命终止，寿命达10m以上。即，即使以300m/min的切削速度Vc对由包含铁的合金构成的耐热合金Inconel(注册商标)718进行高速加工，由以下复合烧结体构成的各切削工具也具有长寿命，这些复合烧结体为：包含平均粒径为10μm以下的多个金刚石颗粒、平均粒径为2μm以下的多个cBN颗粒、平均粒径为0.5μm以下的多个Al₂O₃颗粒以及余量的结合相的复合烧结体，其中相邻的金刚石颗粒的至少一部分彼此结合，结合相包含Co，并且在复合烧结体中，金刚石颗粒的含量为30体积％以上92体积％以下，cBN颗粒的含量为3体积％以上40体积％以下，Al₂O₃颗粒的含量为2体积％以上15体积％以下，并且Co的含量为3体积％以上30体积％以下。

(实施例II)

在本实施例中，如表4的No.II-1至No.II-12所示，以与实施例I相同的方式制造复合烧结体和切削工具，不同之处在于，不仅将Co用作结合剂，而且将包含选自由W、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Cr、Al、Si及Mo组成的组中的至少一种元素的化合物的化学成分用作结合剂。评价复合烧结体和切削工具的物理性能。在此，作为上述化学成分的原料，在W、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Cr、Al和Mo的情况下，使用利用雾化法获得的平均粒径为2μm以下的微细颗粒金属粉末。在TiN、TiCN和SiAlON的情况下，使用通过利用珠磨机粉碎至平均粒径约0.5μm的化合物粉末。SiAlON包括β-SiAlON(β型赛隆)和c-SiAlON(立方赛隆)。

此外，切削条件如下：切削速度Vc为500m/min；进给量f为0.05mm/切削刃；切削深度ap为0.3mm；径向切削深度ae为0.3mm；冷却剂为WET(20倍稀释的乳液)。其结果示于表4。表4中的“后刀面磨损量和/或缺损宽度”表示当工件的切削长度为7.5m时的值。

此外，表4中的“寿命”表示当后刀面磨损量和/或缺损宽度大于0.1m时的工件的切削长度。

在通过表4的No.II-1至No.II-12中制造的复合烧结体而制造的各切削工具中，在以500m/min的切削速度Vc对由包含铁族元素的合金构成的耐热合金Inconel(注册商标)718进行的高速加工中，后刀面没有破损，后刀面磨损量和/或缺损宽度较小，并且无论是否因磨损或缺损而导致寿命终止，寿命达9.2m以上。即，即使以500m/min的切削速度Vc对由包含铁的合金构成的耐热合金Inconel(注册商标)718进行高速加工，由以下复合烧结体构成的各切削工具也具有长寿命，这些复合烧结体为：包含平均粒径为10μm以下的多个金刚石颗粒、平均粒径为2μm以下的多个cBN颗粒、平均粒径为0.5μm以下的多个Al₂O₃颗粒以及余量的结合相的复合烧结体，其中相邻的金刚石颗粒的至少一部分彼此结合，结合相包含Co以及包括选自由W、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Cr、Al、Si和Mo组成的组中的至少一种元素的化学成分，并且在复合烧结体中，金刚石颗粒的含量为30体积％以上92体积％以下，cBN颗粒的含量为3体积％以上40体积％以下，Al₂O₃颗粒的含量为2体积％以上15体积％以下，并且Co的含量为3体积％以上30体积％以下。

本文公开的实施方案和实施例在任何方面都是说明性的而非限制性的。本发明的范围由权利要求的权项限定而不是由上述实施方案和实施例限定，并且旨在包括与权利要求的权项等同的含义和范围内的任何修改。

附图标记列表

S1、S2、L1、L2、L3：线段。

Claims (11)

1.一种复合烧结体，包含：平均粒径为10μm以下的多个金刚石颗粒；平均粒径为2μm以下的多个立方氮化硼颗粒；平均粒径为0.5μm以下的多个氧化铝颗粒；以及余量的结合相，其中

相邻的所述金刚石颗粒中的至少一部分彼此结合，

所述结合相包含钴，

在所述复合烧结体中，所述金刚石颗粒的含量为30体积％以上92体积％以下，所述立方氮化硼颗粒的含量为3体积％以上40体积％以下，所述氧化铝颗粒的含量为2体积％以上15体积％以下，并且所述钴的含量为3体积％以上30体积％以下。

2.根据权利要求1所述的复合烧结体，其中

所述金刚石颗粒的平均粒径为2μm以下，并且所述立方氮化硼颗粒的平均粒径为1μm以下，并且

在所述复合烧结体中，所述金刚石颗粒的含量为50体积％以上70体积％以下，所述立方氮化硼颗粒的含量为10体积％以上30体积％以下，并且所述钴的含量为5体积％以上15体积％以下。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的复合烧结体，其中所述氧化铝颗粒的平均粒径为0.2μm以下。

4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的复合烧结体，其中所述氧化铝颗粒的含量为3体积％以上10体积％以下。

5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的复合烧结体，其中在任意指定的截面中的纵边为18μm且横边为23μm的视野中，以格子状在纵向方向上绘制十条直线并且在横向方向上绘制十条直线，从而将所述视野在所述纵向方向上十一等分，并且将所述视野在所述横向方向上十一等分，并且对于位于各所述直线上且粒径为0.1μm以上的所述氧化铝颗粒，相对于连接相应的相邻所述氧化铝颗粒之间的各线段的总数量，相邻的所述氧化铝颗粒之间的距离为0.2μm以上的各线段的数量的比率为90％以上。

6.根据权利要求5所述的复合烧结体，其中相对于连接相应的相邻所述氧化铝颗粒之间的各线段的总数量，相邻的所述氧化铝颗粒之间的距离为0.5μm以上的各线段的数量的比率为90％以上。

7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的复合烧结体，其中在任意指定的截面中的纵边为18μm且横边为23μm的视野中，存在一个以下的粒径为1μm以上的所述氧化铝颗粒。

8.根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的复合烧结体，其中在任意指定的截面中的纵边为18μm且横边为23μm的视野中，存在三个以下的各自粒径为0.5μm以上的所述氧化铝颗粒。

9.根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的复合烧结体，其中

所述结合相还包含这样的化学成分，所述化学成分包括选自由钨、钛、锆、铪、铌、钽、铬、铝、硅和钼组成的组中的至少一种元素，并且

在所述结合相中，所述钴的含量为50质量％以上99.5质量％以下，并且所述化学成分的含量为0.5质量％以上50质量％以下。

10.根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的复合烧结体，其中所述结合相的至少一部分为碳化物、碳氮化物、氮化物、氧化物、氮氧化物和硼化物中的至少一者。

11.一种复合烧结体，包含：平均粒径为2μm以下的多个金刚石颗粒；平均粒径为1μm以下的多个立方氮化硼颗粒；平均粒径为0.2μm以下的多个氧化铝颗粒；以及余量的结合相，其中

相邻的所述金刚石颗粒中的至少一部分彼此结合，

所述结合相包含钴和这样的化学成分，所述化学成分包括选自由钨、钛、锆、铪、铌、钽、铬、铝、硅和钼组成的组中的至少一种元素，并且

在所述结合相中，所述钴的含量为50质量％以上99.5质量％以下，并且所述化学成分的含量为0.5质量％以上50质量％以下，

所述结合相的至少一部分为碳化物、碳氮化物、氮化物、氧化物、氮氧化物和硼化物中的至少一者，

在所述复合烧结体中，所述金刚石颗粒的含量为50体积％以上70体积％以下，所述立方氮化硼颗粒的含量为10体积％以上30体积％以下，所述氧化铝颗粒的含量为2体积％以上15体积％以下，并且所述钴的含量为5体积％以上15体积％以下，

在任意指定的截面中的纵边为18μm且横边为23μm的视野中，以格子状在纵向方向上绘制十条直线并且在横向方向上绘制十条直线，从而将所述视野在所述纵向方向上十一等分，并且将所述视野在所述横向方向上十一等分，并且对于位于各所述直线上且粒径为0.1μm以上的所述氧化铝颗粒，相对于连接相应的相邻所述氧化铝颗粒之间的各线段的总数量，相邻的所述氧化铝颗粒之间的距离为0.2μm以上的各线段的数量的比率为90％以上，并且

在所述任意指定的截面中的纵边为18μm且横边为23μm的所述视野中，存在一个以下的粒径为1μm以上的所述氧化铝颗粒。

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