BN陶瓷性质简介

BN陶瓷性质简介

氮化硼陶瓷（ＢＮ）是一种性能优异并有很大发展潜力的新型陶瓷材料，目前普遍认为主要有六方氮化硼（ｈ－ＢＮ）、纤锌矿氮化硼（ｗ－ＢＮ）、三方氮化硼（ｒ－ＢＮ）、立方氮化硼（ｃ－ＢＮ）和斜方氮化硼（ｏ－ＢＮ）５种异构体。其中最常见的是类似石墨的ｈ－ＢＮ和类似金刚石的ｃ－ＢＮ。ＢＮ的晶体结构和Ｂ－Ｎ键特性决定了ＢＮ具有许多优良的物理和化学特性：低密度、耐高温、抗热振、抗氧化、高热导率、高电阻率、高电场击穿强度、优良的室温和高温介电性能、耐化学腐蚀、无毒色白、自润滑、加工性好、与多种金属不浸润，它有宽范围的透射电磁波辐射、密度小、高温抗氧化性、高的气化热和优良的润滑特性,被广泛用于机械、.冶金、电子、空间科学等高科技领域，具有十分广阔的应用前景。

结构特点

共价键成分高,化学稳定性极强BN

由电负性相近的元素所组成。根据鲍

林确定晶体中化学键类型的半经验

方法可知,电负性差值大的原子所形

成的化合物基本是离子晶体,而由电

负性数值大致相同的原子构成的化

合物基本是共价键化合物。根据化合

物电负性差值△X与离子结合情况

的关系(表2)可以算出在几种常用的

陶瓷材料中.BN离子键所占比例最

小而共价键成分最高(表3)。共价键

结合的晶体,具有结构

聚硼氮烷先驱体经1200℃裂解制得氮化硼的SEM照片

稳定,反应活性低的特点。

氮化硼研究方向

氮化硼透波纤维、氮化硼陶瓷和金属的接合技术、氮化硼先驱体研究、Si_3N_4/BN复合陶瓷制备及介电性质研究氮化硼抗弹陶瓷研究等。

氮化硼的研究前景

（1）由于BN 陶瓷强度、硬度、弹性模量偏低，热导率高，抗雨蚀性不足，且难以制成较大形状构件，因此单相的BN 陶瓷在天线罩上尚未得到真正应用。目前研究的主要为BN 透波纤维和BN 透波复合材料两大类。

（2）随着陶瓷(尤其是陶瓷基复合材料(CMC))和电子工业的发展,要求制备高质量的氮化硼纤维、薄膜、泡沫、涂层或异形件,这是传统高温合成法很难实现的,只能通过先驱体法制备，PIP 法是制备BN复合材料的有效方法，然而有机聚合物先驱体一般价格昂贵，并且制备工艺对设备要求很高，成本一直高居不下。相比之下，采用尿素、三聚氰胺、硼酸、氨水等原料制备BN 的方法具有原料来源广、成本低廉、设备简单、易实现工业化等优点，将是今后研究的重点之一。

（3）探索新的制备技术。新的制备技术可以改善BN 复合材料中存在的界面薄弱环节，提高增韧效果。纳米复合材料、功能梯度材料和智能材料是极具发展前景的新型材料，其制备技术将是未来研究的热点。

①制备BN 纳米复合材料。纳米复合材料是一种高新技术材料，也是21 世纪最富有发展前景的新材料之一。陶瓷材料最大的缺点是其脆性，采用BN 纳米颗粒或纳米管，可以显著增强陶瓷材料的韧性。目前国内外已运用高能球磨法、原位复合技术、大塑性变形法、溅射法等多种方法成功制备了陶瓷基和金属基纳米复合材料。

②研究BN 功能梯度材料。为解决航天飞机上使用的金属陶瓷涂层中由于金属和陶瓷热膨胀系数与弹性模量相差较大引起的界面开裂问题。

③探索BN 智能材料。智能材料能够根据环境条件的变化程度非线性的使材料与之适应，以达到最佳效果。它具有自诊断、自适应、自愈合、自决策、自修补功能，体现具有智能的高级形式，在航空航天领域已显示出潜在的应用前景。目前已在研的智能材料和系统有: 自诊断断裂的飞机机翼，自愈合裂纹的混凝土等。将BN 智能材料用于天线罩和天线窗，形成自诊断-自修补-自适应的智能体系，将完美解决现有透波材料的弊病。随着复合工艺、集成化、微细加工技术的发展，将会有更多实用的智能材料问世。

氮化硼工厂应用实例

立方氮化硼磨头--陶瓷结合氮化硼陶瓷（氮化硼耐高温材料）

氮化硼刀具立方氮化硼磨具

不同形态的氮化硼纳米管结构