氮化硼耐高溫超硬材料

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隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要和材料科學(xué)的不斷突破和創(chuàng)新，各種高強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕、耐高溫的新材料應(yīng)運(yùn)而生。其中，具有高強(qiáng)度、超硬、脆性等特點(diǎn)的，通常含有一些多組分、活潑的合金元素（如Ni、Cr、V、Mo、Co、Al、Ti等）或兩種金屬都含有非金屬?gòu)?fù)合材料稱為超硬材料。
1981年國(guó)際硬物質(zhì)科學(xué)會(huì)議認(rèn)為，凡是硬度大于1000HV的物質(zhì)都可以稱為硬物質(zhì)，其中自然包括金剛石和立方碳化硼。后來對(duì)這個(gè)定義進(jìn)行了補(bǔ)充，即可以加工諸如硬質(zhì)合金等材料稱為超硬材料。目前，由于金剛石和立方氮化硼材料硬度高，統(tǒng)稱為超硬材料，具有硬度高、耐磨性和導(dǎo)熱性好、熱膨脹系數(shù)低等優(yōu)良性能。
一般氮化硼是石墨型結(jié)構(gòu)，俗稱白石墨，還有一種是金剛石型，類似于石墨變成金剛石的原理，石墨型氮化硼在高溫高壓下可以轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸偷穑?00Mpa），氮化硼B(yǎng)N鍵長(zhǎng)（156pm）和金剛石CC鍵長(zhǎng)（154pm）相似。氮化硼陶瓷的密度和硬度與金剛石相近，但耐熱性優(yōu)于金剛石。它是一種新型的耐高溫超硬材料，可用于制造鉆頭、磨具和切削工具。
氮化硼陶瓷是一種氮化硼基陶瓷。它具有優(yōu)良的電絕緣性、耐熱性、耐腐蝕性、高導(dǎo)熱性、中子吸收性、高溫潤(rùn)滑性和良好的切削加工性，是一種發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛的氮化物陶瓷。利用BN的耐熱性和耐腐蝕性，我們可以制造高溫部件、**燃燒室襯里、航天器隔熱罩耐腐蝕零件等。采用BN絕緣，可用作各種加熱器的絕緣體、發(fā)熱管及高溫、高頻、高壓絕緣的散熱部件。
氮化硼陶瓷在電子工業(yè)中，用于制備氮化晶粒、磷化晶粒、磷化鋼坩堝和半導(dǎo)體封裝散熱板。在原子反應(yīng)堆中，用作中子吸收材料和屏蔽材料。BN還是優(yōu)良的高溫潤(rùn)滑劑和金屬形成膜去除劑，可用作自潤(rùn)滑軸承的組成部分。
六方氮化硼作為高溫固體潤(rùn)滑劑表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。在100-1250℃溫度范圍內(nèi)，分別測(cè)試了六方氮化硼和其他三種高溫固體潤(rùn)滑劑在空氣、氫氣和影響介質(zhì)中的潤(rùn)滑性能。結(jié)果表明，氮化硼優(yōu)于其他三種潤(rùn)滑劑，尤其是在溫度低于900℃時(shí)。粒徑小于0.5um的HBN廣泛用于鐘表行業(yè)的無油潤(rùn)滑。CBN與金剛石硬度相同，抗高溫氧化性優(yōu)于人造金剛石。其制造工藝一般由HBN經(jīng)高溫高壓處理合成。由于氮化硼陶瓷具有低熱膨脹、高導(dǎo)電系數(shù)，因此其熱穩(wěn)定性應(yīng)優(yōu)良，材料反復(fù)承受強(qiáng)烈的溫度變化也不會(huì)損壞。
此外，氮化硼具有較高的電擊穿強(qiáng)度，因此作為高頻絕緣高壓絕緣和高溫絕緣材料是理想的。
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