六方氮化硼陶瓷材料的性质和用途

六方氮化硼（HBN）陶瓷的性质和用途

六方氮化硼是使用最普遍的氮化硼形态，为松散、润滑、易潮湿的白色粉末，真密度

2.29g/cm

3.，和石墨的晶体结构比较相近，为类似石墨的层状结构。

机械性能上，HBN是一种软性材料，莫氏硬度2，机械强度低但比石墨高。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（见表1）。

表 1 HBN陶瓷的机械强度及其与石墨和Al2O3的对比

HBN

石墨Al2O3

平行方向垂直方向

抗压强度/MPa 315 238 35~80 1200~1900

抗弯强度/MPa 60~80 40~50 15~25 220~350

六方氮化硼热膨胀系数低，热导率高，所以抗热震性优良，在1200~20℃循环数百次也不破坏。无明显熔点，在0.1MPa氮气中于3000℃升华。在氮气气氛中最高使用温度2800℃，

在氧气气氛中的稳定性较差，使用温度900℃以下。表2为HBN和几种低热膨胀系数陶瓷

性能的比较。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。

表2 HBN和其它材料的热性能

HBN BeO Al2O3滑石瓷ZrO2石英玻璃氟树脂

最高使用温度/℃900（氧气）

2800（氮气）

2000 1750 1100 2000 130 25

热导率[(w/m.k)] 25.1 255.4 25.1 2.51 2.09 1.67~4.19

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1016~1018Ω.

cm ，即使在

1000℃，电阻率仍有1014~106Ω.

cm 。HBN 的介电常数3~5。，介电损耗为（2~8）×10-4，击穿强度为Al 2O 3的两倍，达30~40kV/mm 。

HBN 有优良的化学稳定性。对大多数金属熔体，如钢、不锈钢、Al 、Fe 、Ge 、Bi 、Cu 、Sb 、Sn 、In 、Cd 、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。 六方氮化硼（HBN ）具有较高的热导率、低的介电常数和介电损耗、可靠的电绝缘性能、低的热膨胀系数、良好的抗热震性能、优异的加工性能、对大多数金属不浸润、质轻、透微波和红外线、非常高的耐热性等优异性能，是一种重要的宇航材料，在运载火箭、飞船、导弹、卫星等飞行器无线电系统中得到了广泛应用。

热膨胀系数/10-6℃-1

0.7（⊥） 7.5（∥）

7.8 8.6 8.7 10.0 6.5