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。
2 六方氮化硼
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
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。
多的分解温度可达 3 000 ℃的化合物之一，hBN 纤维被用作防热透波部件的陶瓷基复合材料的增强剂， 可制造耐烧蚀、介电性能和抗震性能优良的超高温防热功能 材料。h-BN 纤维的拉伸强度和弹性模量决定了其使用性能 。 （1）化学转化法该方法是以硼酸为原料先制备出 B2O3 凝胶纤维，然后将其在 NH3(低温氮化)及 N2(高温氮化)气氛 下高温转化为 h-BN 纤维。 （2）硼–氮有机先驱体法。首先将分别含硼和氮的有机化 合物经化学反应合成可用于制备h-BN 的高聚物先驱体，再 将其纺丝制成纤维，先驱体纤维经高温氮化转化为 h-BN 纤 维。
2 六方氮化硼
石墨结构与六方 氮化硼结构
2 六方氮化硼
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。
闪锌矿晶型 六方晶型
纤维锌矿晶形
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 B N ，分子量2 4 . 8 1 。化学组成为4 3 . 6 % 的硼和 5 6 . 4 % 的氮，理论密度2 . 2 7 g / c m 3 。 B N 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 B N 的研究主要集中在对其六方相（ H - B N ） 和立方相 （ C - B N ） 上的研究。
1 简介
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。
概要
1 氮化硼简介 2 六方氮化硼的结构与性能 3 立方氮化硼的结构与性能 4 氮化硼的制备 5 氮化硼的应用
1 简介
在1 0 0 多年前，氮化硼在贝尔曼的实验室首次被 发现，该材料得到较大规模发展是在2 0 世纪5 0 年代后 期。氮化硼（B N ）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 - B N ），纤锌矿氮化硼（w - B N ），三方氮化硼 （r - B N ）、立方氮化硼（c - B N ）和斜方氮化硼（ o - B N ）。广泛应用于机械、冶金、化工、电子、核能 和航空航天领域。
3 立方氮化硼
分类
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。
超硬材料琥珀色立方氮化硼
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 H V 7 2 0 0 0 ～9 8 0 0 0 兆帕, 常用作磨料和刀具材 料。1 9 5 7 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。
3 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。
此方法可实现连续生产，提高了生产效率，但在反应过程中经常出现 玻璃相使产量明显降低，且后处理困难，故需进一步研究其反应机理并 改进合成工艺。硼砂一尿素法是制备h-BN粉的传统方法，生产成本较 低，投资少，工艺简单，适合工业生产，但是在反应过程中原料的反应 不完全或生成含C的副产物会导致h-BN含量不高，合成得到的氮化硼的 纯度不高，粒度均匀性差。
2 六方氮化硼
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10^16~10^18Ωcm，即使在1000℃， 电阻率仍有10^14~10^6Ωcm。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。
4 氮化硼的制备
（3）化学气相沉积法(CVD) CVD法制备h—BN粉一般采用热壁式反应器，将含B、 N的气态原料通过载气导入到一个反应室内，在高温下气 态原料之间发生化学反应生成BN粉，其中硼源普遍采用 BF3、BCl3、BBr3或B2H6等含硼的化合物，氮源一般是 NH3或N2。 CVD法制备的h-BN粉末纯度和球形度都较高，但在制 备过程中需要对多种因素进行精确控制。
3 立方氮化硼
3 立方氮化硼
性能
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，具有高的抗氧化能力，化学稳定性好，与金刚石相比 尤其好，在高达1100~1300℃的温度下也不与铁族元素起化 学反应，因此特别适合于加工黑色金属材料；导热系数比金 刚石小，但比硬质合金高，具有良好的导热性；抗弯强度高 ；作为磨具材料，使用寿命长、耐磨性好。但是，单晶立方 氮化硼晶粒尺寸小，各向异性，存在容易劈裂的解理面，脆 性大，极容易发生解理破损。
2 六方氮化硼
六方氮化硼（h - B N ）是最普遍使用的氮化硼形态。 h - B N 的结构与石墨类似，具有六方层状结构，晶格常 数 a = 0 . 2 5 0 4 n m ，c = 0 . 6 6 6 1 n m ，理论密度2 . 2 7 g / c m 3 ，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” 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。
4.1 六方氮化硼的制备
1.hBN粉末制备方法 （1）硼砂一尿素(氯化铵)法 硼砂一尿素(氯化铵)法是将无水硼砂和尿素混合后在氨气 流中加热反应而制得氮化硼粉。其反应方程式为：
Na 2 B4 07 2 NH2 2 CO 4BN Na2O 2CO2
Na2B4 07 2NH4Cl 2NH3 4BN 2NaCl 7H2O
4 氮化硼的制备
3 .hBN薄膜制备方法 h-BN 薄膜光学带隙较宽，在红外和可见光波段是透明的 ，而在紫外光波段有较强的吸收性，还具有高声波传输速率 ，可将其作为光电功能材料应用于紫外空间光调制器领域和 体声波与表面声波器件材料。
3 立方氮化硼
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。
3 立方氮化硼
聚晶立方氮化硼PcBN
cBN具有较高的硬度、化学惰性及高温下的热稳定性，因 此作为磨料cBN砂轮广泛用于磨削加工中。由于cBN具有优 于其它刀具材料的特性，因此人们一开始就试图将其应用于 切削加工，但单晶cBN的颗粒较小，很难制成刀具，且cBN 烧结性很差，难于制成较大的cBN烧结体，直到20世纪70 年代，前苏联、中国、美国、英国等国家才相继研制成功作 为切削刀具的CBN烧结体——聚晶立方氮化硼 PCBN(Polycrystalline Cubic Boron Nitride)。从此， PCBN以它优越的切削性能应用于切削加工的各个领域，尤 其在高硬度材料、难加工材料的切削加工中更是独树一帜。 经过30多年的开发应用，现在已出现了用以加工不同材料的 PCBN刀具材质。