立方氮化硼合成

多晶立方氮化硼复合材料的制备及其应用
多晶立方氮化硼复合材料是一种新型的高性能复合材料，它由立方氮化硼(BN)和多晶碳(MG)组成，以达到有效的结构强度和耐磨性。

主要应用于精密机械零件、航空航天件、高性能运动装备等。

1. 制备工艺：多晶立方氮化硼复合材料的制备工艺主要分为两步：首先将特定尺寸和形状的立方氮化硼微粉和多晶碳微粉混合在一起，然后将混合物经过压制、热处理和热处理等工艺步骤制备出多晶立方氮化硼复合材料。

2. 使用：多晶立方氮化硼复合材料可用于制作精密机械零件、航空航天件、高性能运动装备等，具有良好的结构强度和耐磨性。

例如，精密机械零件采用多晶立方氮化硼复合材料可以提高零件的强度和精度，而航空航天件则可以提高件的耐磨性和耐腐蚀性；在高性能运动装备上，多晶立方氮化硼复合材料可以提高装备的耐磨性和稳定性。

立方氮化硼的性质与应用氮化硼是由氮原子和硼原子所构成的晶体。

化学组成为43.6%的硼和56.4%的氮，具有4种不同的变体：六方氮化硼(HBN )、菱方氮化硼(RBN)、立方氮化硼(CBN)和纤锌矿型氮化硼(WBN)。

第一节氮化硼的结构氮、硼原子采取不同杂化方式互相作用，可形成不同结构的氮化硼晶体。

当氮、硼原子以SP2方式杂化后，由于键角为120°，成键后形成与石墨类似的平面六角网状结构分子，这种大的平面网状分子采取不同的空间堆垛方式后，又可形成不同的结构—六方氮化硼(HBN)和菱方氮化硼(RBN)。

一、六方氮化硼六方氮化硼具有与石墨类似的结构，外观为白色，因而有时也称该种氮化硼为类石墨氮化硼或白石墨。

六方氮化硼的结构如图14-1所示，层状排列为AA'AA '…类型，晶格常数a=0.251nm，c=0.670 ±0.04 nm，密度ρ为2.25g/cm3。

六方氮化硼在空气中非常稳定，能耐2270K高温；在3270K时升华。

氮化硼具有良好的绝缘性、导热性和化学稳定性，不溶于冷水，水煮沸时水解非常缓慢并产生少量的硼酸和氢。

与弱酸和强碱在室温下均不反应，微溶于热酸，用熔融的氢氧化钠、氢氧化钾处理才能分解，利用这一性质，可以将立方氮化硼从六方氮化硼中分解出来。

二、菱方氮化硼菱方氮化硼的结构如图14-2所示，层状排列为ABCABC…类型。

晶格常数a= 0.2256nm，c=0.4175nm，密度ρ为2.25g/cm3。

菱方氮化硼具有与六方氮化硼相同的性质，不能用物理方法将其分开。

菱方氮化硼层间的ABCABC…排列更有利于向立方氮化硼转变，因而有人用菱面体氮化硼在冲击压缩中直接得到了立方氮化硼。

三、立方氮化硼氮化硼晶体除有六方氮化硼和菱方氮化硼两种结构外，还有两种采取SP3杂化后形成的类似金刚石结构的氮化硼，它们是具有闪锌矿结构的立方氮化硼和具有纤锌矿结构的六方氮化硼(WBN)。

立方氮化硼材料的制备、性能及应用摘要：介绍了立方氮化硼单晶、聚晶立方氮化硼、氮化硼纤维材料的制备、性能及应用，对聚晶立方氮化硼的特殊性能和其作为刀具材料的应用进行了特别的分析，并指出了氮化硼的发展趋势。

金刚石是世界上最硬的材料，立方氮化硼（CBN）的硬度仅次于金刚石。

CBN晶体中氮原子与硼原子以SP3方式杂化形成CBN，类似金刚石结构。

金刚石和CBN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。

CBN 是20世纪50年代最先由美国通用电气（GE）公司人工合成得到，70年代初制成聚晶PCBN刀具。

我国20世纪70年代首次合成出CBN 后，经历了20多年的徘徊发展，到20世纪90年代，CBN的生产及应用进入快速发展时期，特别是近几年发展更为迅速。

我国生产的CBN单晶除满足快速发展的内市场外，还大量出口国外。

聚晶立方氮化硼（Polycryst-allinecubic Boron Nitride，PCBN）是由CBN单晶添加黏结剂或不加任何黏结剂，经高温高压烧结制得的。

基于聚晶立方氮化硼材料和刀具在现代制造业中的重要作用，于2010年设立的“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项中明确提出：要研究超硬材料刀具系列产品结构设计和制造技术；进行高精度成形刀具研发；建立切削试验装置，针对用户材料及加工工艺需求，开展切削试验，建立切削数据库等，最终研制开发出适用于加工航空航天钛合金、高温合金材料的高效切削用超硬材料刀具系列产品。

本文主要介绍了CBN和PCBN的合成制备、性能和应用。

1立方氮化硼的合成与性能目前，CBN单晶的合成主要是由静态高压触媒法合成，通常以六方氮化硼（hBN）和不同的触媒为原料，在高温（1400～1800℃）和高压（4～8GPa）下合成CBN单晶粉，颜色多为黑色或琥珀色。

国内最早合成的CBN采用金属镁作为触媒，后来主要采用金属氮硼化物。

低含量立方氮化硼复合片（PcBN）的高压合成立方氮化硼( cBN)是继人造金刚石之后,于1957 年由美国G. E公司Wentorf首次研制成功的一种新型超硬材料。

由于它具有高硬度、高的热稳定性和良好的化学惰性等优异性能, 为硬、韧难加工金属材料的加工开拓了广阔的前景。

聚晶立方氮化硼( PcBN Polycrystalline cubic Boron Nitride) 是1970年出现的新型高性能超硬刀具材料, 用它制作的刀具, 常用来切削各种硬化钢件。

首先,PcBN作为新一代超硬刀具材料,使切削技术发生了革命性的变化,它为淬火材料提供了一种经济而高效的切削手段。

在发达囯家已将其作为提高机加工水平和经济效益 (节能、高效、精密、自动化 ) 的重要工具材料而加以发展。

在军工、宇航等工业中对难加工材料的加工更是必不可少,也是数控加工技术发展的必备的长寿命刀具材料。

PcBN 刀具可对各种硬的或具有耐磨性的材料进行高速车、镗、端面铣、切槽、螺纹加工 ,且粗、半精、精加工皆宜。

其次,高速高效精密磨削技术是先进制造技术的研究热点和发展方向之一,随着我国汽车、电子、工具一个很大的差距,也是一个很大的空间。

作为该技术系统的重要组成之一高速高效精密超硬材料磨具,是实现该项技术目标不可或缺的重要工具。

可以预见,随着新型难加工材料的不断出现,加工要求的不断提高,加工技术的不断发展,高速高效精密超硬材料磨具的优势将得到进一步发挥,新产品和新技术会不断涌现有关立方氮化硼( cBN) 掺杂高温高压烧结合成聚晶立方氮化硼( PcBN)烧结体的烧结过程等问题一直受到国内外学者的关注。

2. 1 Al 及Al 的化合物作为粘结剂Walmsley J C[5]分析了Amborite刀片之后得出结论, Al 系掺杂合成的PcBN是Al 与cBN 在高温高压烧结过程中反应形成AlN、AlB2, 由此组成的粘结相将cBN 颗粒结合在一起。

立方氮化硼生产工艺
立方氮化硼（cubic boron nitride，CBN）是一种晶体形态与金
刚石相似的氮化硼。

它具有硬度高、热稳定性好、化学惰性等优良性能，被广泛应用于超硬材料制备、磨削与切削工具制造等领域。

立方氮化硼的生产工艺主要包括以下几个步骤：
1. 原料准备：使用均质粒度的氮化硼和铝作为主要原料。

氮化硼的纯度要求较高，一般达到99%以上。

2. 混合：按照一定比例将氮化硼和铝混合均匀，一般将氮化硼与粉末铝的重量比控制在1:1左右。

3. 热压烧结：将混合好的粉末放入石墨模具中，并进行加热压制。

通常采用高温高压烧结工艺，温度达到1800℃以上，压
力达到10GPa以上。

4. 晶化处理：进行热处理，使烧结体中的氮化硼和铝发生反应，生成立方相的氮化硼晶体。

温度和时间的控制非常重要，一般在1700～2100℃的温度范围内进行晶化处理。

5. 制备成品：通过切割、磨削等加工工艺将晶化后的立方氮化硼块体制备成所需形状的CBN刀具、磨料等产品。

需要注意的是，立方氮化硼的生产工艺可能因生产商不同而略有差异，以上为一般的生产工艺流程。

立方氮化硼微粉立方氮化硼微粉是一种高性能陶瓷材料，具有广泛的应用前景。

本文将介绍立方氮化硼微粉的特性、制备方法以及其在领域中的应用等方面，希望能为相关领域的研究和应用提供一定的指导意义。

立方氮化硼是一种由硼和氮原子组成的陶瓷材料，结构呈立方晶系。

相比于传统氮化硼材料，立方氮化硼具有更高的硬度、高熔点，优异的热稳定性和化学稳定性等特点。

立方氮化硼微粉具有微米级的颗粒大小，具备大比表面积，有利于增强材料的力学性能、导热性能和导电性能等，因此具有广泛的应用前景。

制备立方氮化硼微粉的常见方法包括等离子体氮化法、硼烷热分解法和特殊球磨法等。

等离子体氮化法是将硼粉和氨气暴露在等离子体氛围中进行反应，生成立方氮化硼微粉。

硼烷热分解法是将硼烷气体通过加热分解生成纳米级的立方氮化硼微粉。

特殊球磨法则是将硼粉和氮化硼粉作为原料，在球磨机中进行长时间的高效混合研磨，得到立方氮化硼微粉。

立方氮化硼微粉在诸多领域具有广泛的应用前景。

首先，在材料领域，立方氮化硼微粉可用于制备高性能切削工具、陶瓷刀具等。

其高硬度和化学稳定性使得切削工具具备较长的使用寿命和良好的耐蚀性能。

其次，在电子领域，立方氮化硼微粉可用于制备高性能封装材料、导热材料等。

立方氮化硼微粉的导热性能优异，可应用于电子器件的散热，提高器件的工作效率。

此外，在能源领域，立方氮化硼微粉也可用于制备高性能催化剂、储能材料等。

立方氮化硼微粉的高化学稳定性和导电性能可优化催化剂的反应活性，提高能源储存材料的性能。

综上所述，立方氮化硼微粉作为一种高性能陶瓷材料，具有广泛的应用前景。

通过合适的制备方法，可以获得具有优异力学性能、导热性能和导电性能的立方氮化硼微粉。

在材料、电子和能源等领域中，立方氮化硼微粉展示出良好的应用潜力。

希望本文能为相关领域的研究和应用提供一定的指导意义，推动立方氮化硼微粉在实际应用中的发展。

静高压触媒法合成立方氮化硼（最新版）目录1.立方氮化硼的概述2.静高压触媒法合成立方氮化硼的原理3.静高压触媒法合成立方氮化硼的步骤4.静高压触媒法合成立方氮化硼的优点与不足5.结论正文1.立方氮化硼的概述立方氮化硼（c-BN）是一种具有优异物理和化学性能的新型无机非晶材料，具有高硬度、高热导率、高热稳定性、高抗氧化性和高电子绝缘性等特点。

因此，立方氮化硼在工业领域具有广泛的应用前景，如高温耐磨零件、高热导器件、化学屏障等。

2.静高压触媒法合成立方氮化硼的原理静高压触媒法是一种在高压条件下，通过触媒作用下进行的化学气相沉积（CVD）方法。

该方法用于合成立方氮化硼的原理主要是通过在高温高压条件下，将硼源和氮源引入反应室，并在触媒的作用下，实现硼和氮的化学反应，生成立方氮化硼。

3.静高压触媒法合成立方氮化硼的步骤（1）预处理硼源和氮源：将硼源（如硼烷）和氮源（如氨气）进行净化处理，去除杂质。

（2）装载反应室：将经过预处理的硼源和氮源装入高压反应釜中。

（3）引入触媒：在高压反应釜中加入触媒（如钨丝或钼丝），并密封反应釜。

（4）合成立方氮化硼：通过升高温度和压力，使得硼源和氮源在触媒的作用下发生化学反应，生成立方氮化硼。

（5）冷却与收集：合成完成后，逐渐降低温度和压力，收集生成的立方氮化硼。

4.静高压触媒法合成立方氮化硼的优点与不足优点：（1）反应条件温和，易于控制；（2）合成效率高，产品纯度高；（3）触媒寿命长，可重复使用。

不足：（1）设备及操作要求较高；（2）合成过程中可能产生副产物，需要进一步处理。

5.结论静高压触媒法是一种高效、可控的合成立方氮化硼的方法，具有广泛的应用前景。

第1篇一、立方氮化硼1. 结构与性质立方氮化硼具有类似于钻石的立方晶系结构，由硼和氮原子以共价键连接而成。

其晶体结构稳定，具有极高的硬度和热稳定性。

立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，是目前已知天然材料中最硬的物质之一。

此外，立方氮化硼还具有良好的化学稳定性、耐磨性、导电性和导热性。

2. 制备方法立方氮化硼的制备方法主要有以下几种：（1）化学气相沉积法（CVD）：将氮气和氢气混合气体在高温高压下通过催化剂表面，生成立方氮化硼晶体。

（2）热压法：将氮化硼粉末和催化剂在高温高压下进行反应，生成立方氮化硼晶体。

（3）气相合成法：将氮气和氢气混合气体在高温下通过反应室，生成立方氮化硼晶体。

3. 应用立方氮化硼因其独特的性质，在以下领域具有广泛的应用：（1）磨料和磨具：立方氮化硼磨料硬度高，耐磨性好，可用于制造高硬度磨具。

（2）切削工具：立方氮化硼刀具具有极高的硬度和耐磨性，适用于加工高硬度材料。

（3）电子器件：立方氮化硼具有良好的导电性和导热性，可用于制造半导体器件。

（4）航空航天：立方氮化硼耐高温、耐腐蚀，可用于航空航天领域的结构件。

二、六方氮化硼1. 结构与性质六方氮化硼具有类似于石墨的六方晶系结构，由硼和氮原子以共价键连接而成。

其晶体结构具有层状结构，层间存在较弱的范德华力。

六方氮化硼具有良好的化学稳定性、耐磨性、润滑性和热稳定性。

2. 制备方法六方氮化硼的制备方法主要有以下几种：（1）气相合成法：将氮气和氢气混合气体在高温下通过反应室，生成六方氮化硼晶体。

（2）化学气相沉积法（CVD）：将氮气和氢气混合气体在高温高压下通过催化剂表面，生成六方氮化硼晶体。

（3）热压法：将氮化硼粉末和催化剂在高温高压下进行反应，生成六方氮化硼晶体。

3. 应用六方氮化硼因其独特的性质，在以下领域具有广泛的应用：（1）润滑剂：六方氮化硼具有良好的润滑性和化学稳定性，可作为润滑剂应用于高温、高压、腐蚀性环境。

（2）陶瓷材料：六方氮化硼具有良好的热稳定性和化学稳定性，可用于制造高温陶瓷材料。

氮化硼三种合成方法的讨论氮化硼三种合成方法的讨论摘要:氮化硼是一种重要的化工原料,它是一种耐高温的材料,一页是一种优良的绝缘材料，在耐火材料和电子工业中已得到广泛的应用。

本文从反应方向，原料价格及环保等方面对三种氮化硼合成方法进行了比较和探究。

一、引言1、氮化硼简介氮化硼的分子式为BN，它是由氮原子和硼原子组成的化合物。

具有四种不同的结构：六方氮化硼（HBN)、菱方氮化硼（RBN）、立方氮化硼(CBN)和纤锌矿氮化硼(WBN)。

氮化硼于碳是等电子体，具有抗化学侵蚀性质，不被无机酸和水侵蚀。

1200℃以上开始在空气中氧化，稍低于3000℃时开始升华，真空时约2700℃开始分解。

微溶于热酸，不溶于冷水，相对密度2.25，熔点3000℃。

硼，原子序数5，原子量10.811。

硼为黑色或银灰色固体。

晶体硼为黑色，熔点约2300℃，沸点3658℃，密度2.34克/立方厘米；硬度仅次于金刚石，较脆。

氯化硼，无色发烟液体或气体，有强烈臭味，易潮解。

熔点-107.3℃沸点：12.5℃溶解性溶于苯、二硫化碳三氧化二硼（化学式：B2O3）又称氧化硼，是硼最主要的氧化物。

它是一种白色蜡状固体，一般以无定形的状态存在，很难形成晶体，但在高强度退火后也能结晶。

它是已知的最难结晶的物质之一。

二、反应方法分析合成氮化硼有以下三种方法：1、用单质B 与N 2反应：B(s) + 1/2N 2(g) = BN(s)2、用BCl 3与NH 3反应:BCl 3(g) + NH 3(g) = BN(s) + 3HCl(g)3、用B 2O 3与NH 3反应:B 2O 3 (s) + 2NH 3(g) = 2BN(s) + 3H 2O(g)a 、反应方向查找书后附录可知：1、B(s)：1()f m kJ mol H -Θ?= 0；1()f m G kJ mol Θ-? = 0；11()f m S J mol K Θ--??= 5.86； N 2(g)： 1()f m kJ mol H -Θ?= 0；1()f m G kJ mol Θ-? = 0；11()f m S J mol K Θ--??=191.50； BN(s)： 1()f m kJ mol H -Θ?= -254.39；1()f m G kJ mol Θ-? = -228.45；11()f m S J mol K Θ--??=14.81； 1()r m kJ mol H -Θ?= -254.39；11()r m S J mol K Θ--?? =-86.8；该反应的标准吉布斯函数变为：1()r m G kJ mol Θ-? = -228.45；所以该反应在标准状况下可进行。

立方氮化硼的制备指导老师：乐永康 实验者：赵凯摘要：用射频溅射法将立方氮化硼（c-BN ）薄膜沉积在晶体硅上，薄膜成分由傅立叶变换红外吸收谱标识。

在其他条件不变的情况下，研究了衬底温度及氮气含量对制备立方氮化硼的影响。

研究结果表明，基底温度是影响立方氮化硼含量的重要参数。

C-BN 的含量并非单纯线性随衬底温度变化，在不同的N 2含量下，立方氮化硼生长有不同的最适生长的衬底温度，并且在最适生长衬底温度附近生长的c-BN 应力较低。

关键词：立方氮化硼，射频溅射，衬底温度引言：立方氮化硼薄膜在薄膜应用领域具有重要的技术潜力, 其综合性能甚至超过金刚石。

这主要决定于其独特的优点[1～2 ] : (1) c - BN 材料具有宽的光学带隙6. 5 eV 和优良的热导率,并且可掺杂为N 型、P 型半导体, 可作为宽带隙半导体材料用于高温、大功率、抗辐射的电子器件制造方面。

金刚石只能掺杂为P 型半导体。

(2) 高温下强的抗氧化性能(1 300 ℃以下不易氧化) ,不易与铁族金属及其合金材料发生反应。

(3) CVD 方法制备金刚石薄膜通常在高温条件下进行,c - BN 薄膜可在较低的温度下(300～800 ℃) 沉积。

(4) 从红外到紫外范围内具有很好的透光性,加上本身高硬度的特点,是光学元件良好的保护涂层。

(5) 很高的硬度,显微维氏硬度约为5 000 kgmm- 2 ,仅次于金刚石。

因而是超硬保护涂层的较佳选择材料。

氮化硼有类似于金刚石的结构的sp3键构成的相, 又有类似石墨结构的sp2 键构成的相。

如图1,闪锌矿的C-BN 和六角密堆层状结构的h-BN 处于热力学平衡状态，斜方六面体的r-BN 和纤锌矿结构的w-BN 处于亚稳态。

[3]实验：C －BN 薄膜用27.12MHz 射频溅射的方法沉积在单晶硅(111)衬底上，衬底经过在酒精中超声清洗30分钟（2次），靶材为纯度99.5％的h-BN 靶，溅射气体为氮气与氩气混合而成。

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。