特陶之家tetaohome知识点名称：氮化硼陶瓷
关键词：氮化硼,BN,Boron nitride ceramic
相关概念和介绍：
氮化硼晶体属六方晶系，结构与石墨相似，性能也有很多相似之处，所以又叫“白石墨”。
它有良好的耐热性、热稳定性、导热性、高温介电强度，是理想的散热材料和高温绝缘材料。氮化硼的化学稳定性好，能抵抗大部分熔融金属的浸蚀。它也有很好的自润滑性。氮化硼制品的硬度低，可进行机械加工。通常制得的氮化硼是石墨型结构，俗称为白色石墨。另一种是金刚石型，和石墨转变为金刚石的原理类似，石墨型氮化硼在高温（1800℃）、高压（800Mpa）下可转变为金刚型氮化硼，它的硬度和金刚石不相上下，而耐热性比金刚石好，是新型耐高温的超硬材料，用于制作钻头、磨具和切割工具。
氮化硼作为一种性能优异且有很大发展潜力的新型陶瓷材料，共包括五种异构体，分别为六方氮化硼（h – BN）、立方氮化硼（c – BN）、纤锌矿氮化硼（w – BN）、菱方氮化硼（r- BN）和斜方氮化硼（o – BN）。
氮化硼陶瓷的特性：优异的机械加工性；润滑性；高电阻率；低密度（密度范围为 2.1 至 3.5 g/cm 3）；高导热性；（具有出色的导热性，在使用中的热循环行为非常低）；各向异性（不同平面的热导率相对于压制方向不同）；耐腐蚀，良好的化学惰性；（氮化硼不溶于普通酸）
耐高温；（氮化硼的熔点为 2,973°C）不润湿；（作为熔融玻璃和金属的陶瓷坩埚）高介电击穿强度；（>40 KV/mm）低介电常数。（k=4）
（1）热性能：氮化硼制品可以在1000℃左右的氧化气氛中和近3000℃的惰性气氛中使用。这一性质比莫来石、氧化铝和碳化硅耐火度高的耐火材料。同时耐热冲击性大，在1500℃的急冷急热环境下也不会产生破裂。
（2）化学稳定性：同绝大多数金属如溶液铁、铝、铜、硅、砷化钾、黄铜和冰晶石等均不起作用，矿渣玻璃亦是如此，因此氮化硼材料制成的容器可以作为上述物质的器皿。但是一般含有B2O3的具有吸湿性，这使得产品使用过程中急速加热会把吸进的水渗出来，进而产生裂纹，改善这一缺点的有效措施之一可以掺加一些结合剂。
（3）电性能：由于BN制品介电常数和介电损失都小，可以广泛地用于高频范围和低频范围内。它的介电强度是氧化铝的4.5倍，介电常数是氧化铝的二分之一，电性能同石墨相差很大，同氧化物陶瓷一样在高温下无导电性，是一种可以在较大温度范围内使用的电绝缘材料。
（4）机械加工性能：BN陶瓷莫氏硬度为二。可在车床、铣床等加工设备上加工；也可加工成薄片和螺旋体及各种形状复杂的零件。BN的机械强度低，虽在室温下比石墨优越，但较氧化物陶瓷脆性高。
（5）润滑性：BN粉末为六方晶系品体，是一种白色薄片状的微细材料，同石墨类似，俗称白石墨，润滑优良。
（6）轻质：BN是陶瓷材料中重量较小的材料。
- 对中子吸收的性质：BN对中子吸收断面大。
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。前者具有润滑性、导热性和良好的高温性能。后者在常温常压下也处于热力学平衡状态。h – BN 的主要应用领域还是作为合成立方氮化硼的原料。
六方氮化硼的应用
六方氮化硼是一种耐高温、耐腐蚀、高导热率、高绝缘性以及润滑性能优良的材料，目前的情况来看简化工艺、降低生产成本、提高元件的使用寿命是这类材料目前比较活跃的研究方向。
①利用六方氮化硼优良的化学稳定性，可用作熔炼蒸发金属的坩埚、舟皿、液态金属输送管、火箭喷口、大功率器件底座、熔化金属的管道、泵零件、铸钢的模具等。
②利用六方氮化硼的耐热耐蚀性，可以制造高温构件、火箭燃烧室内衬、宇宙飞船的热屏蔽、磁流件发电机的耐蚀件等。
③利用六方氮化硼的绝缘性，广泛应用于高压高频电及等离子弧的绝缘体以及各种加热器的绝缘子，加热管套管和高温、高频、高压绝缘散热部件，高频应用电炉的材料。
④利用六方氮化硼的润滑性，氮化硼作为润滑剂使用时，它可以分散在耐热润滑脂、水或溶剂中；喷涂在摩擦表面上，待溶剂挥发而形成干模；填充在树脂、陶瓷、金属表面层作为耐高温自润滑复合材料。氮化硼悬浮油呈白色或黄色，因而在纺织机械上不污染纤维制品，可大量用在合成纤维纺织机械润滑上。
⑤六方氮化硼还可用作各种材料的添加剂。由氮化硼加工制成的氮化硼纤维，为中模数高功能纤维，是一种无机合成工程材料，可广泛用于化学工业、纺织工业、宇航技术和其他尖端工业部门。
立方氮化硼的应用：
(1）用作磨具材料：小颗粒的 cBN 单晶可以用作磨具材料。cBN 磨具是借助于结合剂的作用将 cBN 磨粒粘结成具有一定几何形状的制品作为一种超硬材料磨具。
cBN 磨具对于黑色金属，特别是硬度高、韧性大、高温时强度高和热传导率低的材料，具有良好的磨削性能，其金属磨除率是金刚石的10倍，解决了硬而韧难磨材料的加工问题。
立方氮化硼磨具用于高速高效磨削和珩磨加工，可使磨削效率大大提高；其磨削精度高，砂轮寿命长，节约了砂轮更换修整、机床调整和工件检测等许多辅助时间。
- 用作刀具材料：PcBN 克服了 cBN 单晶易解理和各向异性等不足，主要用于制作刀具材料。PcBN 刀具特别适合于高速切削加工，也可以高精密切削，已广泛应用于数控机床，适合高硬度材料的切削加工，特别适合加工以前只能磨削加工的高硬度难加工材料，实现以车代磨、以铣代磨，能获得较好的工件表面质量，可以省去退火工序，大幅度提高生产效率。
应用:
氮化硼可用于制造熔炼半导体的坩埚及冶金用高温容器、半导体散热绝缘零件、高温轴承、热电偶套管及玻璃成形模具等。用于高温炉的承插板；熔融玻璃和金属坩埚；用于高温和高压的电绝缘体；等离子室衬里和配件；用于有色金属和合金的喷嘴；热电偶保护管和护套；激光支架；等离子弧焊设备、扩散源晶片以及半导体晶体生长设备和加工设备；大功率电子应用中作为散热器。
信息来源：
（以上信息来源或部分来源于以下文献或网络链接，若有侵权请及时告知以便删除）
延伸阅读：
您好！请登录