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氮化硼陶瓷解读

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。
氮化硼( BN )是一种性能优异并有很大发展潜力 的新型陶瓷材料,包括5种异构体,分别是六方氮化硼 (h-BN),立方氮化硼(c-BN),纤锌矿氮化硼(wBN),菱方氮化硼(r-BN)、和斜方氮化硼(o-BN)。 广泛应用于机械、冶金、化工、电子、核能和航空航 天领域。
六方晶型
闪锌矿立方晶型
纤锌矿晶形
255. 25.1 4
7.8 8.6
2.51
8.7
2.09
10.0
1.67~4. 19
6.5
从表中可以看出,HBN的热膨胀系数相当于石英,但其热导率却为石 英的10倍。 低的热膨胀系数及高导热率,使六方氮化硼的抗热冲击性能相当优良。
六方氮化硼的性能
②机械性能。摩擦系数低至0.16,高温下不增大,比二
立方氮化硼CBN(Cubic Boron Nitride) 是 20 世纪 50 年代首先由美国通用电气 (GE) 公司利用人 工方法在高温高压条件下合成的,其硬度仅次于 金刚石而远远高于其它材料,因此它与金刚石统 称为超硬材料。超硬材料广泛应用于锯切工具、 磨削工具、钻进工具和切削刀具。金刚石高温容 易氧化,特别是与铁系元素亲和性好,不适合用 于铁系元素黑色金属加工。
六方氮化硼(h-BN)是最普遍使用的氮化硼形态。 h-BN 的结构与石墨类似,具有六方层状结构,晶格常数 a = 0.2504 nm,c = 0.6661 nm,理论密度2.27 g/cm3, 熔点 3 000 ℃,质地柔软,可加工性强,并且颜色为白 色,俗称“白石墨”。
石墨结构和六方 氮化硼结构
六方氮化硼的性能
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10^14~10^16Ω 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
氮化硼的简介 六方氮化硼的结构与性能 立方氮化硼的结构与性能 氮化硼的制备 氮化硼的应用
氮化硼BN陶瓷是早在1842年被人发现的化 合物。国外对 BN 材料从第二次世界大战后进行了 大量的研究工作。直到1955 年解决了BN热压方法 后才发展起来的。美国金刚石公司和联合碳公司 首先投入了生产 ,1960 年已生产 10 吨以上。日本 开始每年由美国进口十万美元的 BN产品,其后日本 有三家公司进行几年的研究 ,69 年初试制成功,70 年投产 , 年产 3 吨左右。从我国国内看 , 发展突飞 猛进 ,63 年开始 BN 粉末的研究 ,66 年研制成功 ,67 年投入生产并应用于我国工业和尖端技术之中。
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。
六方氮化硼的性能
HBN和其它材料的热性能 HBN BeO Al2O3 滑石 ZrO2 石英玻 氟树 瓷 璃 脂 1100 2000 130 25
最高使用温度 900(氧气) 2000 1750 /℃ 2800(氮气)
热导率 [(w/m.k)]
热膨胀系数 /10^-6/℃
25.1
0.7(⊥) 7.5(∥)
氮化硼的晶体结构如右 图所示。在BN晶体结构中, 每一层内B、N原子相隔组成 六角形网络。B、N原子间有 强共价键和某种偶极矩力的 作用,因而层内部的结合紧 密,但层之间只借非常弱的 键结合,因此是类似石墨的 层状结构,容易剥离。许多 性能具有方向性。
1 简介
氮化硼的性能
在机械特 拥有不磨蚀、低磨耗、尺寸安全性、润滑性佳、 性方面 耐火及易加工等优点。 在电气特 拥有介电强度佳、低介电常数、高频率下低损 性方面 耗、可微波穿透、良好的电绝缘性等优点。 在热力特 拥有高热传导、高热容量、低热膨胀、抗热冲 性方面 击、高温润滑性及高温安定性等优点。 在化学特 拥有无毒、化学安定性、抗腐蚀、抗氧化、低 性方面 湿润、生物安定性及不沾性等优点。
六方氮化硼的性能
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900℃以下。 六方氮化硼是陶瓷材料中导热最大的材料之一, 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/ ℃,而在 d 轴方 向上为2.3x10^-6/℃,所以抗热震性能很好。
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