CN115003646A - 聚晶立方氮化硼材料 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种高cBN含量的聚晶立方氮化硼PCBN材料。粘合剂基质材料包含2至15重量％的二硼化钛(TiB2)。
Description
发明领域
本公开涉及烧结的聚晶立方氮化硼材料领域，并且涉及制造此类材料的方法。特别地，本公开涉及使用烧结的聚晶立方氮化硼材料机加工钛合金。
背景讨论
钛合金具有独特的材料特性组合，从而使它们有资格作为挑战性环境中使用的部件中的材料的主要选择，常见于航空航天、汽车、化学和医疗产业。钛合金的六种最突出的材料特性是高的强度-重量比率、耐腐蚀、低的热膨胀、低弹性模量、低热导率和在升高温度下保持高强度的能力。
然而，这些性能使得钛合金成为难以机加工的材料，这为制造商带来问题，即他们遭受高的生产成本。这是因为用于避免切削工具的快速工具磨损、毁坏性失效或塑性变形的低生产率。
有效实例包括低的弹性模量，已知这会引起震颤；低的热导率和在升高温度下保持高强度的能力在切削刃中产生高温。钛合金的第七种不利特性是与工具材料的强化学反应性，这与高的工具温度结合使切削工具快速劣化。
当机加工钛合金时发现的主要磨损形态是月牙洼磨损、侧面/刀鼻磨损、缺口、开裂、崩裂、塑性变形和毁坏性失效。月牙洼(cratering)通常归因于扩散或溶解磨损机理，在这里观察到平滑磨损表面。另外，磨损与侧面磨损发展相关，因为工具材料在升高的切削温度下软化。
PCBN能够在升高的温度下保持高硬度，并且因此在机加工钛合金时越来越普及。然而，PCBN材料与硬质合金工具相比具有更高的成本，从而为了具有成本效益，它们需要表现出更高的生产率，例如高的切削速度和高的金属去除速率。
为了满足这些需求，需要具有先进特性的PCBN材料以改善机加工操作期间的工具寿命。
发明内容
本发明的目的是开发在极端条件下表现良好的用于机加工钛合金的可行替代材料。
根据本发明的第一方面，提供了一种聚晶立方氮化硼PCBN材料，其包含：
-70至95体积％的立方氮化硼cBN颗粒；
-粘合剂基质材料，所述cBN颗粒分散在粘合剂基质材料中，粘合剂基质材料的含量是所述PCBN材料的5体积％至30体积％；
-粘合剂基质材料包含至少50体积％的金属成分；
-粘合剂基质材料还包含二硼化钛(TiB2)，TiB2的存在量是粘合剂基质材料的2至15重量％。
从属权利要求2至16中提供了第一方面的优选和/或任选特征。
根据本发明的第二方面，提供了一种制造聚晶立方氮化硼PCBN材料的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供前体粉末，所述前体粉末包含单质或化合物形式的金属成分，所述前体粉末包含钛或其化合物，以及钒和/或铬或其化合物。
-碾磨所述前体粉末；
-将cBN颗粒添加到研磨过的前体粉末中并将它们混合在一起以形成前体混合物；
-压实所述前体混合物以形成生坯体；
-邻近于所述坯体放置碳化物本体；和
-在2GPa和6GPa之间的压力下在1300℃和1600℃之间的温度下烧结所述生坯体和碳化物本体，以形成包含碳化物基底的受支承的烧结PCBN材料。
从属权利要求18至24中提供了第二方面的优选和/或任选特征。
根据本发明的第三方面，提供了包含根据本发明第一方面的PCBN材料的工具，其用于机加工钛、其合金或其化合物。
根据本发明的第四方面，提供了根据本发明第三方面的工具在机加工包含钛的合金或化合物中的用途。
权利要求27或28中提供了第四方面的优选和/或任选的特征。
附图简述
现在将通过实例并参考附图来描述非限制性实施方案，在附图中：
图1是用于机加工的已知工具支架和工具嵌体的透视图；
图2是由适用于图1的工具支架的PCBN材料制成的示例性工具嵌体；
图3是示出用于制造根据本发明的PCBN材料的方法的实施方案的流程图；
图4是显示在轧制退火状态下的Ti6Al4V的显微组织的扫描电子显微术(SEM)显微图；
图5是显示参比(商业)PCBN材料的显微组织的SEM显微图；
图6是参比PCBN材料(情形c)中的侧面磨损的光学图像；
图7是参比PCBN材料(情形d)中的侧面磨损的光学图像；
图8是示出了在参比PCBN材料(情形c和d)中获得的工具在未磨损状态下的平均切削力的柱形图；
图9是示出在通过参比PCBN材料进行机加工期间侧面磨损和表面粗糙度随进刀时间的演变的散点图；
图10是示出在通过参比PCBN材料进行机加工期间所获得的切削力(平均切削力、进给力、被动力)的线图；
图11是由参比PCBN材料制成的磨损PCBN工具的SEM图像，其中具有切屑流动箭头；
图12是图10的磨损工具的SEM图像，示出了在侧面上的工件材料的附着层；
图13a)至c)是：a)磨损的PCBN的前刀面和(b，c)暴露的PCBN工具材料的局部点的背散射电子图像；
图14a)至c)是：a)蚀刻之后的磨损的参比工具，b)边缘崩裂(chipping)，和c)微裂纹的SEM图像；
图15是从磨损的参比PCBN材料的月牙洼提取的层片的STEM HAADF图像；
图16a)至d)是PCBN层片上的区域1的XEDS元素分布图；
图17a)至f)是接合有相应XEDS线扫描数据的cBN-Ti6Al4V的STEM HAADF图像；
图18是cBN-Ti6Al4V界面的a)伪彩色SAED图案以及b)五个重叠的伪彩色暗场TEM图像；
图19a)至g)是PCBN层片上的区域2的XEDS元素分布图；和
图20a)至m)是区域2中的粘合剂池附近的cBN-Ti6Al4V界面的STEM HAADF图像，具有相应的XEDS元素分布和线扫描数据。
具体实施方式
参考图1，用于机加工钛合金的工具模块总体上以10表示。工具模块10可连接到例如磨机或车床上的工具组件(未示出)。工具模块10包括细长的工具支架12和可拆卸地安装在工具支架12一端处的示例性切削工具14。通过可移动夹具18将工具14的上表面16保持在适当位置，所述可移动夹具18通常以弹簧偏置抵靠上表面16。
图2示出了切削工具20的第二示例。机加工工具典型由诸如聚晶金刚石(PCD)或聚晶立方氮化硼(PCBN)的聚晶材料制成。
图3是示出制造根据本发明的PCBN材料的示例步骤的流程图。以下编号对应于图3的编号。
S1.提供基质前体粉末。基质前体粉末包含金属成分和任选的陶瓷成分。金属成分包括钛(Ti)、钒(V)和/或铬(Cr)。可以按含钛合金的形式提供钛。在这样的实施方案中，优选地，含钛合金的5至10重量％是钛。作为替代，可以按单质或化合物形式提供钛。稍后提供关于基质前体粉末的更多信息。
任选地，基质前体粉末可包含陶瓷成分二硼化钛(TiB2)。
S2.将基质前体粉末碾磨在一起。这形成了紧密的混合物并获得期望的颗粒尺寸。
S3.将cBN颗粒添加到磨过的基质前体颗粒中。优选地，cBN颗粒具有亚微米至5μm、优选小于2μm的平均尺寸。根据ISO标准4499-2.2010，“亚微米”被理解为具有0.5至0.8μm的尺寸。
S4.然后将磨过的基质前体颗粒和cBN颗粒混合在一起。优选地，这是使用高能剪切的过程。
S5.将磨过的基质前体粉末压实在一起以便在金属包壳中形成生坯体，随后放入高压高温(HPHT)舱室中。使用压实来增加生坯体的密度，以便在烧结之后避免较小的尺寸变化。
S6.碳化物本体被放置在压实的生坯体邻近以随后形成基底。碳化物本体具有5至10重量％、优选7至8重量％的钴(Co)含量。
步骤S5和S6可以按任意顺序发生。
S7.然后使生坯体经受高温真空热处理，并且随后在HPHT舱室中烧结。
在2至6GPa的压力和1300℃至1600℃的温度下烧结材料。压力可以在2和5GPa之间，或者压力在4和5.5GPa之间。
使用S型热电偶校准烧结温度。
S8.烧结后，将所得的烧结制品冷却至室温。冷却速率未受控制。
烧结PCBN材料的特征在于包含增强水平的Cr、Ti、TiB2和/或V的粘合剂，这取决于在上述S1中使用的基质前体材料。
然后取烧结PCBN材料的各种样品进行应用测试。相对于参比(商业)PCBN材料评价这些样品。
应用测试
使用SMT Sajo 500Swedturn CNC—车床对Ti6Al4V工件材料进行纵向车削，其中电机功率为70kW并且主轴速度额定为高达4000rpm。在精整条件下进行机加工。切削参数提供在表1中。
表1
高压定向冷却(HPDC)系统提供90巴的冷却剂压力，用8％的油水乳液对着切削工具的前刀面。HPDC系统用于延长工具寿命、减少断屑问题并避免切屑着火。在机加工期间使用9129A型Kistler压电3分量动力计获得正交切削力分量，该动力计通过Kistler 5070放大器和National Instruments 9223ADC连接到计算机。
工件材料的化学成分和力学性能示于表2和表3。
表2
| 元素 | Fe | C | N | H | O | Y | Al | V | Ti |
| 重量％ | 0.17 | 0.021 | 0.006 | 0.0013 | 0.141 | <0.005 | 6.03 | 4.05 | 余量 |
表3
工件材料以轧制退火状态(31HRC)供应，并且其显微组织如图4所示。
以DCMW11T304F-L1嵌体几何形状制造每个切削工具，随后组装在SDJCL3225P11JET工具支架中，主切削刃角度为93°，后角为7°，前角和倾角为0°。工具是锋利的，平均刀刃半径rβ＝4μm。
在机加工期间连续测量侧面磨损和表面粗糙度，直至达到磨损标准，VB＝300μm。使用Olympus SZX7光学立体显微镜进行测量。随后用95％乙醇清洗表面以去除冷却剂残留物。使用MarSurf PS1在工件表面上测量表面粗糙度值Ra。在工具寿命结束时，使用AliconaInfinite Focus 3D光学显微镜研究月牙洼磨损。使用Tescan Mira3SEM另外检查磨损的切削工具。
使用具有表4中化学成分的HF基蚀刻剂对磨损的切削工具和工件材料进行蚀刻。将切削工具浸入混合物中持续3.5分钟以去除附着的钛合金。用200μl蚀刻工件材料的抛光样品2分钟并将其用于显微组织成像。在蚀刻后重复磨损工具的3D测量和SEM检查。
表4
| 成分 | 浓度[体积％] |
| 氢氟酸(48％) | 20 |
| 硝酸(65％) | 70 |
| 蒸馏水 | 10 |
使用双射束FIB-SEM、FEI Nova Nanolab 600通过提升法(lift-out)制备未蚀刻切削工具的透射电子显微术(TEM)样品，然后将层片减薄至电子透明。使用配备有OxfordXEDS检测器的JEOL 3000F场发射电子显微镜进行TM、XEDS和选区电子衍射(SAED)分析。
参比资料
使用参比(商业)PCBN材料进行应用测试，其包含85体积％立方氮化硼cBN颗粒和15体积％粘合剂。粘合剂相的组成提供在下表5中。
表5
| 元素 | 比例(％) |
| Al | 1.685 |
| Ti | 0.308 |
| Cr | 6.933 |
| Fe | 1.173 |
| Co | 20.35 |
| Ni | 52.325 |
| Cu | 0.582 |
| Nb | 2.85 |
| Mo | 2.949 |
| W | 10.745 |
参比PCBN材料的显微组织示于图5中。
按照上述步骤产生随后的实施例，参考S1至S7。
实施例1
使用实施例1的PCBN材料进行应用测试，其包含85体积％立方氮化硼cBN颗粒和15体积％粘合剂。实施例1的粘合剂相类似于参比PCBN材料(具有小于10重量％的Cr)的粘合剂相，但是还含有2至5重量％的TiB2。
实施例2
使用实施例2的PCBN材料进行应用测试，其包含85体积％立方氮化硼cBN颗粒和15体积％粘合剂。实施例2的粘合剂相类似于参比PCBN材料的粘合剂相，但具有增加的Cr水平。Cr的存在量为粘合剂基质材料的10重量％。
实施例3
使用实施例3的PCBN材料进行应用测试，其包含85体积％立方氮化硼cBN颗粒和15体积％粘合剂。实施例3的粘合剂相类似于参比PCBN材料的粘合剂相，但具有显著增加的Cr水平。Cr的存在量为粘合剂基质材料的20重量％。
实施例4
使用实施例4的PCBN材料进行应用测试，其包含85体积％立方氮化硼cBN颗粒和15体积％粘合剂。实施例4的粘合剂相类似于参比PCBN材料的粘合剂相，但具有显著增加的Cr水平。Cr的存在量为粘合剂基质材料的30重量％。
实施例5
使用实施例5的PCBN材料进行应用测试，其包含85体积％立方氮化硼cBN颗粒和15体积％粘合剂。实施例5的粘合剂相类似于实施例2的粘合剂相，但添加有TiB2。TiB2的存在量为粘合剂基质材料的5重量％。
实施例6
使用实施例6的PCBN材料进行应用测试，其包含85体积％的立方氮化硼cBN颗粒和15体积％粘合剂。实施例6的粘合剂相类似于实施例3的粘合剂相，但添加有TiB2。TiB2的存在量为粘合剂基质材料的5重量％。
实施例7
使用实施例7的PCBN材料进行应用测试，其包含85体积％立方氮化硼cBN颗粒和15体积％粘合剂。实施例7的粘合剂相类似于实施例4的粘合剂相，但添加有TiB2。TiB2的存在量为粘合剂基质材料的5重量％。
实施例8
使用实施例8的PCBN材料进行应用测试，其包含85体积％立方氮化硼cBN颗粒和15体积％粘合剂。实施例8的粘合剂相类似于实施例2的粘合剂相，但添加有V。V的存在量为粘合剂基质材料的17重量％。
实施例9
使用实施例9的PCBN材料进行应用测试，其包含85体积％立方氮化硼cBN颗粒和15体积％粘合剂。实施例9的粘合剂相类似于实施例2的粘合剂相，但添加有V。V的存在量为粘合剂基质材料的25重量％。
实施例10
使用实施例10的PCBN材料进行应用测试，其包含85体积％立方氮化硼cBN颗粒和15体积％粘合剂。实施例10的粘合剂相类似于实施例2的粘合剂相，但添加有V。V的存在量为粘合剂基质材料的35重量％。
实施例11
使用实施例11的PCBN材料进行应用测试，其包含85体积％立方氮化硼cBN颗粒和15体积％粘合剂。实施例11的粘合剂相类似于实施例5的粘合剂相，但添加有V。V的存在量为粘合剂基质材料的17重量％。
实施例12
使用实施例12的PCBN材料进行应用测试，其包含85体积％立方氮化硼cBN颗粒和15体积％粘合剂。实施例12的粘合剂相类似于实施例5的粘合剂相，但添加有V。V的存在量为粘合剂基质材料的25重量％。
实施例13
使用实施例13的PCBN材料进行应用测试，其包含85体积％立方氮化硼cBN颗粒和15体积％粘合剂。实施例13的粘合剂相类似于实施例5的粘合剂相，但添加有V。V的存在量为粘合剂基质材料的35重量％。
另外的实施例
另外实施例的组成提供在下表6中。每个样品包含<5重量％Al、<5重量％Fe、<1重量％Ti、<20重量％Co、<60重量％Ni、<1重量％Cu、<5重量％Nb、<20重量％Mo、<20重量％W。这些成分是除表6中所列成分之外的成分。
表6
结果
表现和行为
表7呈现了参比PCBN材料在机加工期间获得的工具寿命、进刀距离、材料去除率(MMR)和最大表面粗糙度(Ra)。测试了两种不同的切削速度，因此进行了标记为c和d的两种情形。
表7
与350m/min(情形d)相比，当以切削速度300m/min(情形c)机加工时PCBN工具寿命几乎加倍。类似地，当使用产生的表面粗糙度作为工具寿命标准时，再次优选较低的切削速度(情形c)。
图6和7(相同的比例)呈现了当它们达到或超过磨损标准时对于情形c)和d)的侧面磨损的光学图像。当以Vc＝350m/min使用参比PCBN材料进行机加工时，由于边缘崩裂和沿磨损带的断裂而发生工具失效。
磨损形态
图8展示了当以其未磨损状态机加工参比PCBN工具时的切削力的值。可以看出，切削速度对两种情形的切削力的影响可忽略不计，最可能是由于已达到工艺温度和材料软化接近渐近值的高水平。
图9表明在边缘崩裂发生之后PCBN的侧面磨损更快地增加，并且月牙洼萌生。
图10呈现了机加工期间的平均切削力的演变。进给力和被动力增加大于主切削力，尤其是在月牙洼萌生之后。认为这最可能与由于工具倒角所致的负倾角的形成有关。因此，相对于其它力而言，被动切削力增加最多。对于参比PCBN材料，平均被动力从起始值增加九倍。
图11示出了磨损的参比PCBN材料的SEM图像，其中用箭头标出切屑流。附着的工件材料几乎覆盖整个接触区域，并且可以遮盖其他类型的工具损坏，例如边缘崩裂或断裂。附着层的厚度在月牙洼内不可测量，但是图12显示在侧面上的最大厚度是约20μm。
由于在图13中看到的过度附着，从磨损PCBN的侧面的分析可以获得有限的信息。在环境压力条件下，暴露的PCBN仅有一些小点在边缘线附近是可见的。
由于工具边缘上的高水平Ti6Al4V，进行参比PCBN工具的蚀刻，揭示了图14中呈现的实际工具磨损形态。发生了不同的边缘崩裂(图14a)和侧面磨损带上的开裂(图14b)。磨损工具的进一步分析揭示了在边缘线附近的前刀面上存在微裂纹(图14c)，使得它们最可能导致边缘崩裂。磨损表面的特写分析还显示尽管粘合剂含量较高，但未观察到在粘合剂位点上形成微月牙洼，因此表明PCBN粘合剂在机加工条件下不液化。
磨损机制
月牙洼、侧面磨损、开裂和边缘崩裂是PCBN工具上的主要磨损形态。对于月牙洼所提出的磨损机制是扩散，并且进行了STEM、XEDS和电子衍射研究。进行FIB提升过程以便从月牙洼中提取TEM层片(在图13a中可见其位置)。应注意，在工具蚀刻之前提取层片。将层片减薄至电子透明并且在图15中呈现，显示了附着的工件材料、多个cBN晶粒和粘合剂相。对两个突出显示的区域进行详细分析，一个区域包括cBN-Ti6Al4V界面(区域1)而另一个区域包括粘合剂-Ti6Al4V界面(区域2)。
区域1的XEDS分析呈现在图16中。可以看出，钛和钒信号与硼信号略微重叠(图16a至16b)，这可能表明化学反应产物的形成或者向外的硼扩散。钛(以及钒)和氮信号(图16c)不表现出重叠但实际上在界面上直接接触。在铝(图16d)的情形中，情况是不同的，其中在铝信号和氮信号之间形成40至50nm的间隙。这种间隙可表明：要么形成不含铝的反应产物，要么存在β-钛，其被钒稳定并且贫含铝。后一种情形可以被排除，因为α-钛被硼和氮稳定。
跨区域1中的界面的XEDS线扫描(图17)显示所有相应信号的线性降低，这表明TEM样品中的界面倾斜。然而，氮信号具有明显的台阶(参见图17中的虚线矩形)，这可能指向反应产物的存在。
数据还确认铝信号相对于其他元素移位，这表明其不参与相互作用。甚至更明显的是界面区域中的强的硼信号，这意味着可能形成硼化物。还可以看出，硼延伸超出界面约100nm进一步进入工件材料，因此确认硼和氮的扩散溶解是cBN的实际磨损机制。
用120nm的最小孔径进行的选定区域衍射(SAED)显示(图18a)HCPα-钛、立方氮化硼的存在，还显示了具有空间群191的相(圆圈)的反射的弱信号，其对应于二硼化钛(TiB2)。结合XEDS和SAED数据允许得出以下结论：形成钛和钒的硼化物的固溶体—(Ti,V)B2。图18b描绘了用最小衍射平面(物镜)孔径拍摄的五个叠加的暗场TEM图像构成的图像，作为包括来自下列相中每一个的若干反射的方式：(Ti,V)B2、cBN和α-Ti。可以看出硼化物反应产物为纳米尺寸(30-50nm)，它们直接位于界面上并在cBN表面上产生连续膜。因此，在机加工期间原位形成的这些反应产物充当扩散障碍物用以延缓cBN在附着Ti6Al4V中的扩散溶解。TEM层片的进一步FIB薄化允许避免如图17中的虚线矩形所描绘的界面倾斜的影响。纳米束衍射数据证实不存在氮化物反应产物，因此显示(Ti,V)B2是化学相互作用的唯一产物。
为了研究也存在粘合剂的相互作用区域，如图19中所示那样也进行区域2的XEDS。可以看出，Ti和V的进入发生在比cBN界面水平更深的粘合剂区域中。这表明粘合剂的溶解速率高于cBN。特别地，约100nm的粘合剂池耗尽镍，而铬保持稳定，并且XEDS数据显示了与Ti和V的重叠。在该重叠区域内不存在铝信号指示了如图16所描绘的类似机制，这意味着形成Ti、V和Cr的混合硼化物。
在进一步减薄的层片的区域2的一侧上执行的XEDS分布和线扫描(图20)表明Cr不仅保留在原始粘合剂池内，而且还沿着相邻的cBN-Ti6Al4V界面延伸，从而产生与Ti和V的固溶体，从而确认了(Ti,V,Cr)B2的形成。
这表明铬基粘合剂可以更好地承受扩散攻击并且有助于在PCBN工具上产生保护和稳定保护。来自区域1和区域2的数据(图15)表明在PCBN工具表面上方(包括cBN和粘合剂界面)形成反应产物的连续保护层。
实施例1至33
为了利用来自分析参比PCBN产品的认识，配制实施例1至33中的材料以控制和增强所述连续保护层。
在烧结之前，将表6中列出的添加剂包括在基质前体粉末中，以便放大由反应产物形成的连续保护层的效果。
TEM、ZEDS和纳米束衍射研究表明(Ti,V)B2保护层形成在cBN-Ti6Al4V界面上，并且(Ti,V,Cr)B2保护层形成在粘合剂区域中。在测试中，实施例1至33均表现出改善的磨损性能。
虽然已经参考实施方案具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求书限定的本发明范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。
定义
如本文所用，PCBN材料是指一类超硬材料，其包含分散在包括金属或陶瓷的基质内的cBN晶粒。PCBN是超硬材料的例子。
如本文所用，“基质材料”应理解为意指完全或部分填充聚晶结构内的孔隙、间隙或间隙区域的基质材料。
术语“基质前体粉末”用于指当经受高压高温烧结工艺时变为基质材料的粉末。
权利要求书涉及平均颗粒尺寸。这是使用等效圆直径(ECD)技术测量的。可以通过激光衍射测量多个松散、未受约束且非附聚的晶粒的ECD分布，其中将晶粒随机设置在入射光的路径中，并且测量光被晶粒衍射引起的衍射图案。衍射图案可以在数学上解释为好似它是由多个球形晶粒产生的，其直径分布是按照ECD计算和报告的。晶粒尺寸分布的方面可以使用各种术语和符号按各种统计特性表示。这些术语的具体例子包括平均、中间和模态。尺寸分布可以被认为是对应于一系列相应尺寸通道的一组值Di，其中每个Di是对应于各个通道i的几何平均ECD值，i是1至所用通道数n的范围内的整数。
Claims (28)
1.一种聚晶立方氮化硼PCBN材料，其包含：
-70至95体积％的立方氮化硼cBN颗粒；
-粘合剂基质材料，所述cBN颗粒分散在粘合剂基质材料中，粘合剂基质材料的含量是所述PCBN材料的5体积％至30体积％；
-粘合剂基质材料包含至少50体积％的金属成分，
-粘合剂基质材料还包含二硼化钛(TiB2)，TiB2的存在量是粘合剂基质材料的2至15重量％。
2.根据权利要求1所述的PCBN材料，其中TiB2的存在量是粘合剂基质材料的2至10重量％。
3.根据权利要求2所述的PCBN材料，其中TiB2的存在量是粘合剂基质材料的2至5重量％。
4.根据任一前述权利要求所述的PCBN材料，其中所述金属成分包括下列中的任何：钒(V)和/或铬(Cr)。
5.根据权利要求4所述的PCBN材料，其中Cr的存在量是粘合剂基质材料的2至50重量％。
6.根据权利要求4或5所述的PCBN材料，其中Cr的存在量是粘合剂基质材料的2至20重量％。
7.根据权利要求4、5或6所述的PCBN材料，其中Cr的存在量是粘合剂基质材料的4至15重量％。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的PCBN材料，其中V的存在量是粘合剂基质材料的15至50重量％，或15至40重量％、或15至30重量％。
9.根据权利要求8所述的PCBN材料，其中V的存在量是粘合剂基质材料的15至20重量％。
10.根据权利要求8所述的PCBN材料，其中V的存在量是粘合剂基质材料的20至30重量％。
11.根据权利要求8所述的PCBN材料，其中V的存在量是粘合剂基质材料的30至40重量％。
12.根据任一前述权利要求所述的PCBN材料，其包含75至92体积％的立方氮化硼cBN。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的PCBN材料，其包含80至93体积％的立方氮化硼cBN。
14.根据任一前述权利要求所述的PCBN材料，其中所述cBN颗粒的平均晶粒尺寸在亚微米至约5微米的范围内。
15.根据任一前述权利要求所述的PCBN材料，所述粘合剂基质材料还包含铝或其化合物和/或钛或其化合物。
16.根据权利要求15所述的PCBN材料，其中铝Al或其化合物的存在量是所述粘合剂基质材料的2至15体积％，优选5至15体积％，更优选5体积％。
17.一种制造聚晶立方氮化硼PCBN材料的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供前体粉末，所述前体粉末包含单质或化合物形式的金属成分，所述前体粉末包含钛或其化合物，以及钒和/或铬或其化合物；
-碾磨所述前体粉末；
-将cBN颗粒添加到磨过的前体粉末中并将它们混合在一起以形成前体混合物；
-压实所述前体混合物以形成生坯体；
-邻近于所述生坯体放置碳化物本体；和
-在2GPa和6GPa之间的压力下在1300℃和1600℃之间的温度下烧结所述生坯体和碳化物本体，以形成包含碳化物基底的受支承的烧结PCBN材料。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述前体粉末包括含钛合金。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述含钛合金包含5重量％至10重量％的钛。
20.根据权利要求17、18或19所述的方法，其中所述前体粉末还包含TiB2。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的方法，其中将磨过的前体粉末和cBN颗粒一起混合的步骤包括高能剪切混合。
22.根据权利要求17至21中任一项所述的方法，其中所述温度在1500℃和1600℃之间。
23.根据权利要求17至22中任一项所述的方法，其中所述压力在2和5GPa之间。
24.根据权利要求17至23中任一项所述的方法，其中所述压力在4和5.5GPa之间。
25.包括如权利要求1至16中任一项所述的PCBN材料的工具，其用于机加工钛、其合金或其化合物。
26.根据权利要求25所述的工具的用途，用于机加工包含钛的合金或化合物。
27.根据权利要求26所述的工具的用途，其中所述包含钛的合金或化合物是Ti6Al4V。
28.根据权利要求26或27所述的工具的用途，其中所述工具的切削速度Vc为150至300m/min。
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