鄭州磨料磨具磨削研究所老專家　盧飛雄

　　立方氮化硼是在成功合成人造金剛石的基礎(chǔ)上，人工合成的第二種超硬材料。鄭州磨料磨具磨削研究所在組織實(shí)施國家重大科研項(xiàng)目“人造金剛石的研制”(即“121”課題)的過程中，也非常關(guān)注立方氮化硼在我國的發(fā)展。
　　1963年底，我國人造金剛石的研制取得歷史性成功以后，課題組繼續(xù)在北京通用所進(jìn)行了一段時(shí)間的合成試驗(yàn)。1964年我所與濟(jì)南鑄鍛所等承擔(dān)機(jī)械部下達(dá)的"人造金剛石中間試驗(yàn)”任務(wù)。“中試”前期工作，主要是濟(jì)南所負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、加工制造鉸式六面頂壓機(jī)。我所在這個(gè)時(shí)間段，建立了超硬材料試驗(yàn)及小生產(chǎn)基地。其中包括超硬材料試驗(yàn)室，配置了兩面頂壓機(jī)及加工試件的小型設(shè)備，后來國內(nèi)第一臺鉸式六面頂壓機(jī)亦安裝于此；理化室負(fù)責(zé)產(chǎn)品的理化檢測，還讓出實(shí)驗(yàn)室供合成品的化學(xué)處理；金工間安排專用機(jī)床并設(shè)計(jì)專用夾具加工硬質(zhì)合金頂錘；為了加工葉蠟石組裝件，自制專用設(shè)備，邊用邊改進(jìn)，在樓外搭建加工工作間......。全所上下，通力合作,群策群力，克服困難，為超硬材料的發(fā)展奮發(fā)工作。這期間，科研力量得到加強(qiáng)，增加了不少新成員。隨著兩面頂設(shè)備投入使用，所內(nèi)得以繼續(xù)開展合成金剛石的試驗(yàn)研究，同時(shí)也在鍛煉著隊(duì)伍。“中試”進(jìn)人到鉸式六面頂壓機(jī)調(diào)試階段時(shí)，課題組大部分人員集中到濟(jì)南，與濟(jì)南鑄鍛所一道，實(shí)施鉸式壓機(jī)試運(yùn)行中的技術(shù)攻關(guān)。留下的人員，一方面為前方提供(或協(xié)調(diào))后勤保障，如試件、頂錘等；另一方面繼續(xù)在兩面頂設(shè)備上做試驗(yàn)，籌備并開展立方氮化硼的合成試驗(yàn)。
　　參加立方氮化硼試驗(yàn)研究的人員主要有盧飛雄，徐國泰，楊震等。由于在研制人造金剛石的過程中，科技人員已經(jīng)認(rèn)真收集、分析國外發(fā)表的有關(guān)合成立方氮化硼的技術(shù)資料，有成功合成金剛石的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為借鑒，大家發(fā)揚(yáng)自力更生，為國爭光的精神，精心準(zhǔn)備，反復(fù)試驗(yàn)，終于在1966年11月，在61型超高壓高溫裝置上，以鎂粉為觸媒，六方氮化硼為原料，我所率先在國內(nèi)成功合成出立方氮化硼，經(jīng)過一段時(shí)間的驗(yàn)證試驗(yàn)，轉(zhuǎn)移到鉸式六面頂壓機(jī)上繼續(xù)試驗(yàn)，對六方氮化硼與鎂粉的質(zhì)量比例、合成壓力、溫度等參數(shù)的優(yōu)選，達(dá)到了相當(dāng)高的合成轉(zhuǎn)化率，使用自行制備的氮化鎂觸媒，合成出了淺黃色的立方氮化硼。通過試驗(yàn)得出了從合成棒中分選立方氮化硼的工藝方法。研制工作進(jìn)展比較順利。
　　然而，立方氮化硼問世后，它的應(yīng)用卻很不順利。立方氮化硼的特點(diǎn)是硬度低于金剛石，而熱穩(wěn)定性及對鐵族金屬的化學(xué)惰性優(yōu)于金剛石。同時(shí)，在當(dāng)時(shí)它們又都是很昂貴的材料。作為磨料，立方氮化硼只能用于難加工材料，特別是難加工金屬與合金材料才有價(jià)值?？上?，當(dāng)時(shí)我們沒有獲得它的工業(yè)需求的信息，加上又正值文化大革命的動亂年代，獲得這種信息變得愈發(fā)困難。雖然在所里制作了陶瓷立方氮化硼小砂輪，也沒有找到合適的試用對象。最終只好與人造金剛石作比較，取同一粒度的磨粒在南京鐘表元件廠高速下加工紅寶石微型軸承孔，效率約為金剛石的一半；制成孕鑲法鉆頭在浙江麗水地區(qū)鉆探隊(duì)探礦，效率及壽命也約為金剛石的一半。這些試驗(yàn)結(jié)果沒有反映出立方氮化硼的特長。不得已，資料歸檔后，項(xiàng)目暫時(shí)擱置。
　　對立方氮化硼的社會需求，發(fā)生在1972年秋。三機(jī)部在江蘇昆山開了一次科技協(xié)調(diào)會，邀請我所參加其中一子項(xiàng)“新高速鋼磨削加工”的攻關(guān)。其背景是，航空發(fā)動機(jī)上大量應(yīng)用鐵基高溫合金，加工高溫合金的高速鋼刀具，國外通常用牌號M42的高鈷高速鋼，而國內(nèi)的鈷資源特別緊缺。為了打破西方國家的封鎖禁運(yùn)，國內(nèi)相關(guān)鋼廠研發(fā)了以牌號B201、5F-6為代表的新高速鋼，其特點(diǎn)是釩含量高，制作的刀具工作性能很好，但可磨性極差。這種狀況直接影響新高速鋼刀具的推廣應(yīng)用。我們感到，這可能是突破立方氮化硼應(yīng)用的契機(jī)。
　　1973年，我所重新列題，開展“研制立方氮化硼”的試驗(yàn)研究。課題組的主要成員有盧飛雄、余志超等。課題目標(biāo)，一是試驗(yàn)研究立方氮化硼工業(yè)性生產(chǎn)方法，二是實(shí)現(xiàn)立方氮化硼在機(jī)械加工上的應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)第二個(gè)目標(biāo)，經(jīng)過與用戶的密切溝通，課題組帶著所里試制的樹脂立方氮化硼砂輪，到西安紅旗機(jī)械廠工具處試磨。在現(xiàn)場，見到了印象深刻的加工渦輪盤的榫槽拉刀。不過，這次不是試磨刀具，而是測試新高速鋼的可磨性。在工具磨床上，以干磨方式試磨手指粗的試棒端面。然而，試磨一開始，情況很不理想，砂輪根本磨不動工件，把進(jìn)刀量減小也是如此，工件很燙。大伙的心都沉下去了。不過，操作機(jī)床的師傅沒有停下來，還是慢慢“蹭”，想看個(gè)究竟。過了兩個(gè)小時(shí)，感覺試磨的情況有好轉(zhuǎn)，又過了約半個(gè)小時(shí)，磨削變得清脆，鋒利。這時(shí)，有師傅感嘆道，“這砂輪越用越好用”。卸下砂輪在實(shí)體顯微鏡下觀察，砂輪工作面上閃亮的磨粒已經(jīng)露出來了。原來是砂輪沒有預(yù)先修整，磨粒表面覆蓋一層結(jié)合劑。如果是磨一般鋼材，結(jié)合劑是容易被蹭掉的而試磨的棒料又硬又粘，覆蓋的結(jié)合劑久久不能磨除。砂輪重新裝上繼續(xù)試磨，試棒磨掉了一公分砂輪還保持良好的磨削性能。當(dāng)時(shí)，大家愉悅的心情，難以言表。這是所內(nèi)多個(gè)專業(yè)以及我所與使用單位分工合作，協(xié)同作戰(zhàn)取得的碩果！至此，立方氮化硼早期研發(fā)工作目標(biāo)已基本實(shí)現(xiàn)。
　　幾天后，紅旗機(jī)械廠派了個(gè)7人小組到我所通報(bào)試驗(yàn)情況，溝通進(jìn)一步合作事宜。我所急軍工所急，研發(fā)工作全面鋪開，安排了樹脂、陶瓷、電鍍金屬等結(jié)合劑立方氮化硼砂輪的研制，安排了立方氮化硼磨具修整方法的研究。在這些項(xiàng)目的開展過程中，新高速鋼刀具成品終于加工出來了。立方氮化硼磨具加工高溫軸承鋼、高溫合金也取得良好效果。立方氮化硼磨具顯示出磨削能力強(qiáng)、磨削比高、使用壽命長、加工精度高、工件幾何形狀保持性好等一系列優(yōu)點(diǎn)。立方氮化硼與人造金剛石作為磨料用來加工各種難磨材料展現(xiàn)為各有所長、相互補(bǔ)充的完美組合。此外，我所在完成“研制立方氮化硼”的基礎(chǔ)上，相繼開展了提高立方氮化硼單次產(chǎn)量的研究、立方氮化硼聚晶體的研制。在科研的同時(shí)兼搞小生產(chǎn)，推動科研成果轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)力。立方氮化硼及其制品，這時(shí)在我所形成了蓬勃發(fā)展的局面，于1978年榮獲全國科學(xué)大會獎。
　　今年是我國立方氮化硼研制成功五十周年，我有幸在參與“人造金剛石的研制”課題以后，較長時(shí)間承擔(dān)了立方氮化硼領(lǐng)域的研發(fā)工作，為其發(fā)展盡力奉獻(xiàn)了自己微薄的力量。立方氮化硼行業(yè)從無到有，從弱到強(qiáng)，特別是近三十年，隨力改革開放的深入，社會主義市場經(jīng)濟(jì)的推動，體制的轉(zhuǎn)變迎來了高速基至是爆發(fā)式的發(fā)展，如今，品種規(guī)格齊備，生產(chǎn)成本大幅降低，尤其是生產(chǎn)規(guī)模的飛速擴(kuò)張，令人印象深刻。記得80年代中，我國立方氮化硼年產(chǎn)量不過百萬克拉，現(xiàn)在是數(shù)億克拉，增長可謂神速。我國已經(jīng)成為這一產(chǎn)業(yè)的制造大國，并正邁人世界制造強(qiáng)國行列。隨著產(chǎn)品價(jià)格大幅度下降，那些傳統(tǒng)上使用普通磨料的領(lǐng)域，已經(jīng)或正在被立方氮化硼所取代。如今，立方氮化硼變成越來越“平民化”的磨料，其應(yīng)用的普及與應(yīng)用范圍的擴(kuò)展，極大地推動著機(jī)械加工和機(jī)械制造業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。在此，祝愿我國立方氮化硼特別是制品產(chǎn)業(yè)在改革創(chuàng)新的道路上取得更大的發(fā)展。（本文節(jié)選自《中國立方氮化硼五十年紀(jì)念文集》，請勿轉(zhuǎn)載。）