氮化硼-.ppt

氮化硼;概要;1 简介; 氮化硼是由氮原子和硼原子所构成的晶体，分子式为BN，分子量24.81。化学组成为43.6%的硼和56.4%的氮，理论密度2.27g/cm3。 BN粉末具有松散、润滑、质轻、易吸潮等性质，颜色洁白。制品呈象牙白色。 目前对 BN 的研究主要集中在对其六方相（ H-BN） 和立方相 （ C-BN） 上的研究。;氮化硼的性能 在机械特性方面 拥有不磨蚀、低磨耗、尺寸安全性、润滑性佳、耐火及易加工等优点。 在电气特性方面 拥有介电强度佳、低介电常数、高频率下低损耗、可微波穿透、良好的电绝缘性等优点。 在热力特性方面 拥有高热传导、高热容量、低热膨胀、抗热冲击、高温润滑性及高温安定性等优点。 在化学特性方面 拥有无毒、化学安定性、抗腐蚀、抗氧化、低湿润、生物安定性及不沾性等优点。;2 六方氮化硼;石墨结构与六方氮化硼结构; 六方氮化硼（h-BN）具有优良的电绝缘性、极好的化学稳定性以及优良的介电性能。 ①热性能。无明显熔点，在0.1MPA氮气中3000℃升华，在惰性气体中熔点3000℃，在中性还原气氛中，耐热到2000℃，在氮气和氩中使用温度可达2800℃，在氧气气氛中稳定性较差，使用温度1000℃以下。 六方氮化硼是陶瓷材料中导热最大的材料之一，导热率为石英的十倍，在垂直于 c 轴方向上有较高的热导率60W/(m·K)；低的热膨胀系数，相当于石英，是陶瓷中最小的，在c轴方向上的热膨胀系数为41x10^-6/C ，而在d轴方向上为2.3x10^-6/C，所以抗热震性能很好。;; ②机械性能。摩擦系数低至0.16，高温下不增大，比二硫化钼、石墨耐温高，氧化气氛可用到900℃，真空下可用到2000℃。常温下润滑性能较差，故常与氟化石墨、石墨与二硫化钼混合用作高温润滑剂。 六方氮化硼是一种软性材料，莫氏硬度仅为2。由于BN晶体的类石墨层状结构，由片状晶体热压成型的致密HBN瓷体具有一定程度的定向排列，这种微观组织使HBN制品的某些性能具有较明显的各向异性特性。热压HBN的机械性能在平行于受压方向的强度比垂直于受压方向的强度大。 另一特点是机械加工性好，可以车、铣、刨、钻、磨、切，并且加工精度高，所以可用一般机械加工方法加工成精度很高的零部件制品。;③电性能：六方氮化硼是热的良导体，又是典型的电绝缘体。常温电导率可达10^16~10^18Ω?cm，即使在1000℃，电阻率仍有10^14~10^6Ω?cm。HBN的介电常数3~5。，介电损耗为（2~8）×10^-4，击穿强度为Al2O3的两倍，达30~40kV/mm，因此是理想的高频绝缘、高压绝缘、高温绝缘材料。 ④化学性能：HBN有优良的化学稳定性。与一般金属、稀土金属，贵重金属，半导体材料，玻璃，熔盐、无机酸、碱不反应。对大多数金属熔体，如钢、不锈钢、Al、Fe、Ge、Cu、Ni、Zn等既不润湿又不发生作用。因此，可用作高温热电偶保护套，熔化金属的坩埚、器皿、输送液体金属的管道，泵零件、铸钢的模具以及高温电绝缘材料等。;3 立方氮化硼; 其晶体结构类似金刚石,硬度略低于金刚石，为HV72000～98000兆帕,常用作磨料和刀具材料。1957年,美国的R.H.温托夫首先研制成立方氮化硼。但至今尚未发现天然的立方氮化硼。; 立方氮化硼是由六方氮化硼和触媒在高温高压下合成的，是继人造金刚石问世后出现的又一种新型高新技术产品。它具有很高的硬度、热稳定性和化学惰性，以及良好的透红外形和较宽的禁带宽度等优异性能，它的硬度仅次于金钢石，但热稳定性远高于金钢石，对铁系金属元素有较大的化学稳定性。立方氮化硼磨具的磨削性能十分优异，不仅能胜任难磨材料的加工，提高生产率，还能有效地提高工件的磨削质量。立方氮化硼的使用是对金属加工的一大贡献，导致磨削发生革命性变化，是磨削技术的第二次飞跃。 ; 立方氮化硼有单晶体和多晶烧结体两种。单晶体是把六方氮化硼和触媒在压力为3000～8000MPa、温度为800～1900℃ 范围内制得。典型的触媒材料选自碱金属、碱土金属、锡、铅、锑和它们的氮化物。立方氮化硼的晶形有四面体的截锥、八面体、歪晶和双晶等。工业生产的立方氮化硼有黑色、琥珀色和表面镀金属的,颗粒尺寸通常在1毫米以下。它具有优于金刚石的热稳定性和对铁族金属的化学惰性，用以制造的磨具，适于加工既硬又韧的材料，如高速钢、工具钢、模具钢、轴承钢、镍和钴基合金、冷硬铸铁等。用立方氮化硼磨具磨削钢材时，大多可获得高的磨削比和加工表面质量。 ;3 立方氮化硼; 立方氮化硼具有高的硬度和热稳定性，显微硬度仅次于人造金刚石；其热稳定性优于人造金刚石，在高温下仍能保持足够高的力学性能和硬度，具有很好的红硬性；结构稳定，具有高的抗氧