第5章 立方氮化硼
一种立方氮化硼金刚石及其制造方法
［ ４］ 薛正 良 ， 柯超 ， 刘强 ， 等． 高温快速煅烧石灰的活性度研究［ Ｊ ］ ． 炼
钢， ２ ０ １ １ （ ４ ） ： ３ ７ — ４ ０ ．
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敏感
［ ２］ 侯 亮 ． 活 性 石 灰 生 产 工 艺及 装 备 的 选 择 ［ Ｊ ］ ． 本钢技术 ， ２ ０ １ １ （ １ ） ：
１ — ４． １ ７．
［ ３ ］ 饶发明 ， 伍朝蓬 ， 乐 可襄． 用小颗粒石灰石煅烧 活性石灰【 Ｊ ］ ． 金
属矿山 ． ２ ０ ０ ７ （ ２ ） ： ８ ８ — ９ ０ ．
煅烧特性 ． 已 发表 文 章 ３篇 。
联 系方 式 ： ｃ ｈ ｅ ｎ ｈ ａ ｉ ０ ０ ０ ９ ＠ｆ ｏ ｘ ｍａ ｉ ｌ ． Ｃ Ｏ Ｉ Ｉ Ｉ
一
分解 速率有 较大 的提 升 ．能 够在很 短 时间 内得到 高
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或 它 们 的混 合 物 ）进 行 热 分 解 ．采 用 特 定 的工 艺 得 到产 品 。
ＸＲＤ 结 果 表 明 ， 该 产品具 有 （ １ １ １ ） 、 （ ２ ０ ０） 和（ ２ ２ ０） ３种 晶 面 ，
下： 其 中硼 元 素 质 量 分 数 为 １ ０ ％～ ２ ０ ％， 过 渡 金 属 质 量 分 数 为 ３ ０ ％～ ６ ０ ％． 轻金 属 质 量 分 数 为 ２ ０ ％～ ３ ０ ％： 本 发 明有 效 利 用 低
立方氮化硼生产工艺
立方氮化硼生产工艺立方氮化硼（Cubic Boron Nitride, CBN）是一种新型的超硬材料，具有硬度高、热稳定性好等优点，在工业生产中有着广泛的应用。
其生产工艺主要包括热压法、全压法和离子束沉积法等。
热压法是制备CBN的传统方法之一。
该方法是将混合了石墨和氮化硼原料的粉末填充到模具中，然后在高温高压下进行热压。
首先，在将粉末填充到模具中之前，需要对原料进行细粉处理，主要是将杂质去除以提高材料的纯度。
然后，在模具中对粉末进行热压处理，通常温度在1700°C以上，压力在5-7GPa之间。
在高温高压下，粉末颗粒之间发生了扩散反应，形成了晶粒之间的结合。
最后，从模具中取出样品，并经过表面处理和切割加工等工艺，最终得到CBN坯体。
全压法是近年来发展起来的一种制备CBN的新方法。
该方法是将石墨和氮化硼原料一同放入模具中，并在高温高压下进行全压处理。
相比于热压法，该方法不需要对原料进行细粉处理，大大减少了生产成本。
然而，该方法的压力和温度相对较高，难以控制，从而影响了产品的质量和生产效率。
离子束沉积法是一种新型的制备CBN的方法。
该方法是利用离子束在负极下，将石墨棒和氮气等原料进行离子化反应，并在基底材料的表面上形成CBN膜。
该方法的特点是不需要高温高压，可以在室温下进行，而且可以通过控制离子束的能量和流量，来调节膜的性能。
然而，该方法的设备复杂，生产周期长，且成本较高。
综上所述，立方氮化硼的生产工艺主要包括热压法、全压法和离子束沉积法等。
每种工艺都有其特点和优缺点，可以根据具体情况选择适应的方法。
随着技术的发展，未来还有可能出现更加高效和经济的生产工艺。
立方氮化硼结构
立方氮化硼结构立方氮化硼（cubic boron nitride，简称CBN）是一种类似于金刚石的超硬材料，具有优异的物理和化学性质。
它由硼原子和氮原子通过共价键结合而成，形成了立方晶体结构。
本文将对立方氮化硼的结构和性质进行详细介绍。
一、立方氮化硼的晶体结构立方氮化硼的晶体结构属于立方晶系，空间群为Fd-3m，每个晶胞包含两个硼原子和两个氮原子。
其晶格常数为a=3.615 Å。
立方氮化硼晶体中的硼原子和氮原子交替排列，形成了类似于钻石的立方晶体结构。
这种结构使得立方氮化硼具有类似于金刚石的硬度和优异的热导性能。
二、立方氮化硼的物理性质1.硬度：立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，居于世界之首。
它的硬度可达到48~52 GPa，是金刚石硬度的2倍以上。
这使得立方氮化硼成为制备高硬度刀具和磨料的理想材料。
2.热导性：立方氮化硼具有优异的热导性能，其热导率约为金刚石的4倍。
这使得立方氮化硼在高温环境下有良好的热稳定性，可以用于制备高温刀具和磨料。
3.化学稳定性：立方氮化硼在常温下具有良好的化学稳定性，不受大多数酸和碱的侵蚀。
这使得立方氮化硼可以用于制备耐酸碱刀具和化学反应器。
4.电绝缘性：立方氮化硼是一种优秀的电绝缘体，具有较高的电阻率。
这使得立方氮化硼可以用于制备电子元件和绝缘材料。
三、立方氮化硼的应用领域1.切削加工：立方氮化硼具有优异的硬度和热导性能，可以用于制备高硬度刀具，用于高速切削、磨削和车削加工。
它可以加工各种硬度的金属材料，如铸铁、钢、高温合金等。
2.磨料研磨：立方氮化硼作为一种超硬磨料，可以用于制备砂轮、研磨片等磨具，用于高精度磨削和抛光加工。
它在航空航天、汽车制造等领域有广泛的应用。
3.化学反应器：立方氮化硼具有良好的化学稳定性，可以用于制备耐酸碱的化学反应器。
它在化工、制药等领域有重要的应用。
4.电子元件：立方氮化硼作为优秀的电绝缘体，可以用于制备电子元件，如集成电路、高压绝缘材料等。
立方氮化硼材料的制备、性能及应用
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。
立方氮化硼的性能和应用
立方氮化硼的性能和应用作者：李重阳来源：《科技视界》 2014年第15期李重阳（郑州锐利超硬材料有限公司，河南郑州 450000）【摘要】立方氮化硼（cBN）是由六方氮化硼（hBN）在高温高压下合成的，因其独特的结构和性能在磨削加工行业得到广泛应用,本文就其结构、性能和主要应用范围进行简单介绍。
【关键词】立方氮化硼；热稳定性；应用1 立方氮化硼的结构和性能1.1 立方氮化硼的结构cBN具有类似金刚石的晶体结构，晶格常数相近(金刚石为0.3567nm,cBN为0.3615nm)，且晶体中的结合键基本相同，即都是沿四面体杂化轨道形成的共价键，在cBN的晶体结构，若以碳原子(C)置换氮(N)和硼(B)原子，便形成金刚石的晶体结构。
cBN最典型的几何形状是正四面体晶面与负四面体晶面的结合，常见的形态有：四面体、假八面体、假六面体（扁平的四面体） [1]。
根据cBN的B、N表面腐蚀的显微结构,四面体的cBN晶体可分为两种：一种是硼四面体，即四个表面是硼表面；另一种是氮四面体，即四个表面是氮表面。
二者的特征不同。
1.2 立方氮化硼的性能1.2.1 硬度立方氮化硼莫氏硬度为9.7（金刚石10），维氏硬度为7500（金刚石10000），仅次于金刚石。
超硬材料（立方氮化硼与立方金刚石）的共价键“键角”为109°28′。
正是这个109°28′共价键键角，使得立方氮化硼与立方金刚石具有最高的硬度而被称为超硬材料。
冯士光[2]认为超硬材料存在“三取向”10928定律，即：（1）当体系处于平衡稳定态时，109°28′是力学领域结构强度最高的取向；（2）当体系平衡稳定遭到破坏而处于不稳定状态时，109°28′是“应力能”自发高效地释放时阻力最小的“途径”取向，而裂纹走向即内在应力能释放取向的外在表征；（3）109°28′是空间结构高效、低耗的最优化取向。
1.2.2 强度强度是cBN产品分级和评定其质量的重要指标[3]。
清华大学工程材料第五版第五章
5.1 普通陶瓷
5.1.1 普通日用陶瓷
一、普通日用陶瓷的用途和特点
用粘土、石灰石、长石、石英等天然硅 酸盐类矿物制成。制造日用器皿和瓷器。
一般具有良好的光泽度、透明度，热稳 定性和机械强度较高。
日用器皿
艺术陶瓷
二、常用普通日用陶瓷
（1）长石质瓷 国内外常用的日用瓷，作 一般工业瓷制品。
（2）绢云母质瓷 我国的传统日用瓷。 （3）骨质瓷 主要作高级日用瓷制品。 （4）滑石质瓷 综合性能好的新型高质瓷。 （5）高石英质日用瓷 我国研制成功，石 英含量 ≥40%，瓷质细腻、色调柔和、透光 度好、机械强度和热稳定性好。
氧化铝陶瓷应用实例：
氧化铝陶瓷密封环
氧化铝陶瓷喷咀
二、氧化铍陶瓷
●导热性极好，很高的热稳定性，抗热冲 击性较高；
●消散高能辐射的能力强、热中子阻尼系 数大。
●强度低。
应用 氧化铍陶瓷制造坩埚，作真空陶瓷和 原子反应堆陶瓷，气体激光管、晶体管散热 片和集成电路的基片和外壳等。
三、氧化锆陶瓷
●熔点在2700 ℃以上，耐2300 ℃高温， 推荐使用温度2000 ℃～2200 ℃；
绝缘瓷瓶
改善工业陶瓷性能的方法： 加入MgO、ZnO、BaO、Cr2O3等或增加莫 来石晶体相，提高机械强度和耐碱抗力；
加入Al2O3、ZrO2等提高强度和热稳定性； 加入滑石或镁砂降低热膨胀系数；
加入SiC提高导热性和强度。
5.2 特种陶瓷
☆ 老师提示：重点内容
特种陶瓷也叫现代陶瓷、精细陶瓷。 特种陶瓷包括特种结构陶瓷和功能陶瓷两 大类，如压电陶瓷、磁性陶瓷、电容器陶瓷、 高温陶瓷等。 按陶瓷的主要组成分： 氧化物陶瓷、硼化物陶瓷、 氮化物陶瓷、碳化物陶瓷。
立方氮化硼的今天与未来
国外 ｈ Ｎ结晶程度 高 ， ． Ｂ ＧＩ
值 在 １３～ ． 间 ， ． ２４之 为完 全 “ 墨化 ” 构 或 近 石 结
完全 “ 墨 化 ” 构 ； 石 结 国内 ｈ Ｎ结 晶度差 异 较 Ｂ 大 ， ． 值从 ４至几十 ， ＧＩ 为部分 “ 石墨化 ” 结构及 乱层结构 。 （） ３ 晶粒尺寸
从世界 Ｃ Ｎ市场发展来看 ， Ｂ Ｂ Ｃ Ｎ的需求量
每 年 以 １％ 以 上 的速 度 增 长 。 目前 ， 界 Ｃ Ｎ ８ 世 Ｂ
产量约 ５亿克拉 ， 中中国 占了半壁河 山 ， 其 不仅
在数量上 ， 而且 在 质 量 上 均 具 有 很 强 的竞 争 力 。 令 人欣 慰 的 是 ， 公 司 的 Ｃ Ｎ产 品得 到 了 国外 本 Ｂ
超高压技术 合成 出立 方氮化 硼 （ Ｂ ） Ｃ Ｎ 以来 ，Ｏ ２
世纪 ６ ７ Ｏ～ Ｏ年代初 ， 苏联 、 国 、 前 德 日本和英 国
益于超高压高温压机大型化及其控制技术 的提 高、 得益于汽车 、 发动机 、 承 、 轴 冰箱压缩机 和空 调压缩机等产 量 翻番 的需求 ， 再加 上世 界制造
・
超硬 材料 合 成现 状 、 工艺及技 术 ・
《 工
业
金
刚 石》
第 １— ２期
立方 氮 化 硼 的今 天 与未 来
张 奎 张相 法 郑 州 中南杰 特 超硬 材料 有 限公 司 郑 州
王 光 祖 郑 州 磨 料 磨 料 磨 削研 究 所 郑 州
摘要
关键 词
４ ０ ０ ５０ １
内 ｈ Ｎ纯度 大多为 ９ ％ ～ ８ 。 Ｂ ５ ９％
其在 电、 、 光 热方 面 的研 究 等均 落后 于 国际 同
立方氮化硼生产工艺
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。
立方氮化硼密度
立方氮化硼密度1. 立方氮化硼的基本概述立方氮化硼是一种坚硬、耐热、高剪切强度和高硬度的非金属陶瓷材料。
其化学式为BN，由氮原子和硼原子组成。
立方氮化硼的晶体结构与金刚石相似，硬度高达9.3，仅次于金刚石和纳米石墨。
立方氮化硼的熔点高达3000度以上，其导热性能极好，是金属的4倍以上，热膨胀系数却非常小，具有很好的热稳定性和热冲击性能。
立方氮化硼的化学性质稳定，不易与大多数化学物质反应。
立方氮化硼的密度是指单位体积内所含的物质质量，常用于衡量物质的密集程度。
立方氮化硼的密度可以通过一系列实验测定得到，通常使用的方法是比重法。
在比重法测定中，样品的已知质量首先被称量，然后在水或其他液体中浸泡，处理之后再次称量，然后计算密度。
立方氮化硼的密度大约为2.27g/cm3，本质上与石英非常接近，都是高密度、硬度高的材料。
3. 立方氮化硼密度对材料性能的影响密度通常是材料中非常重要的性能指标之一，对于立方氮化硼也不例外。
密度的大小通常与材料的硬度、韧性和导热性、物理性质和化学稳定性有关。
由于立方氮化硼密度较高，硬度较大，其材料在应用过程中可以承受高强度的力学和化学环境。
此外，立方氮化硼的高密度还使其具有较佳的导热性能，可以用于高温环境导热元器件。
此外，立方氮化硼密度的大小对其抗腐蚀性也有很大的影响，密度越高的立方氮化硼具有较好的抗腐蚀性能，耐受更严酷的环境。
4. 立方氮化硼密度在应用中的具体表现总之，立方氮化硼的密度是其性能中非常重要的性质之一，密度越大的立方氮化硼，通常其硬度、抗腐蚀性、导热性等性能也越强。
了解立方氮化硼密度对于选择和应用此类陶瓷材料非常有帮助。
立方氮化硼膨胀系数和金刚石膨胀系数
立方氮化硼膨胀系数和金刚石膨胀系数全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：立方氮化硼和金刚石是两种极具特殊性能和应用价值的材料，它们在各自领域中有着广泛的应用和研究价值。
在工程应用中，了解材料的性质是至关重要的，其中膨胀系数是一个常用的指标之一。
本文将分别介绍立方氮化硼和金刚石的膨胀系数，并对其特性进行比较和分析。
首先我们来了解一下立方氮化硼（c-BN）的膨胀系数。
立方氮化硼是一种无机非金属材料，具有硬度高、热导率高、化学稳定性好等特点，被广泛应用于磨料、刀具等领域。
在高温下，材料的热膨胀系数是材料性能的一个重要指标。
立方氮化硼的膨胀系数随着温度的变化而变化，一般可用线性膨胀系数来表示。
在常温下，立方氮化硼的线性膨胀系数为3.2×10-6/℃。
这意味着，在温度每升高1摄氏度时，材料长度会增加0.0000032倍。
在高温下，立方氮化硼的膨胀系数会随着温度的升高而增加，这对其在高温环境下的应用提出了要求。
从上面的介绍可以看出，立方氮化硼和金刚石的膨胀系数存在明显的差异。
金刚石的膨胀系数比立方氮化硼小，这意味着金刚石在温度变化下对长度变化的响应更为稳定。
这也是金刚石作为高端材料广泛应用的一个重要原因。
而立方氮化硼在高温下的膨胀系数较大，这限制了其在高温环境下的应用范围，需要选择合适的材料替代。
进一步分析，立方氮化硼和金刚石的膨胀系数差异还与其晶格结构和化学成分等因素有关。
立方氮化硼和金刚石的晶体结构存在一定差异，这导致它们在温度变化下的晶格变形方式不同，从而影响了其膨胀系数的大小。
立方氮化硼和金刚石的化学成分也不同，这也对其膨胀系数产生一定影响。
立方氮化硼和金刚石作为两种优质材料，在不同领域有着广泛的应用。
在工程设计和制造过程中，了解材料的性质是至关重要的，其中包括膨胀系数在内的性能参数。
通过对比和分析，我们可以更好地选择合适的材料，并优化设计方案，以满足不同需求和条件下的工程要求。
在今后的研究和应用中，我们还可以进一步探讨立方氮化硼和金刚石的膨胀系数与材料结构、制备工艺等因素之间的关系，以更好地理解材料性能和优化应用。
立方氮化硼微粉
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。
立方相氮化硼
立方相氮化硼
立方相氮化硼（Cubic Boron Nitride，cBN）是一种硼氮化物，与石墨相似，具有类似的晶体结构，但其原子构型更接近金刚石（碳化硼）。
主要特性和应用包括：
1硬度：cBN是目前已知的硬度仅次于金刚石的物质。
它的硬度可与金刚石媲美，使其成为一种优秀的超硬材料。
2耐磨性：由于其出色的硬度，cBN在耐磨领域中有广泛应用，例如制造切削工具、磨削轮和其他磨损部件。
3化学稳定性：cBN对化学腐蚀的抵抗性较强，因此在一些腐蚀性环境中可以更长时间地保持其性能。
4高温稳定性：cBN在高温条件下具有优异的稳定性，使其在高温应用中成为一种理想的材料，例如高温切削和高温陶瓷制品。
5热导性：cBN具有较高的热导性，因此在一些需要良好散热性能的应用中也得到应用，比如在电子器件中的散热材料。
6超硬切削工具：由于其硬度和耐磨性，cBN广泛用于制造超硬切削工具，用于加工硬质材料，如合金、陶瓷和高温合金。
总体而言，cBN在一些特殊的工业和科学领域中发挥着重要的作用，特别是在对硬度、耐磨性和高温稳定性有极高要求的应用中。
静高压触媒法合成立方氮化硼
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。
立方氮化硼中离氮原子最近的硼原子个数
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【精品文章】氮化硼超硬材料的特性与应用简介
氮化硼超硬材料的特性与应用简介
一、氮化硼超硬材料简介
立方氮化硼（英文缩写CBN）是由六方氮化硼和触媒在高温高压下合成的超硬材料。
这种超硬材料在已工业化应用的超硬材料中，硬度仅次于金刚石。
立方氮化硼热稳定性远高于金钢石，对铁系金属元素有较大的化学稳定性，因此立方氮化硼磨具在铁基金属制品切削、磨削加工领域应用广泛，性能十分优异。
立方氮化硼有单晶体和多晶烧结体两种。
单晶体是把六方氮化硼和触媒在压力为3000～8000兆帕、温度为800～1900℃范围内制得。
典型的触媒材料选自碱金属、碱土金属、锡、铅、锑和它们的氮化物。
立方氮化硼的晶形有四面体的截锥、八面体、歪晶和双晶等。
工业生产的立方氮化硼有黑色、琥珀色和表面镀金属的,颗粒尺寸通常在1毫米以下。
二、氮化硼聚晶在金属切削领域的应用
立方氮化硼聚晶（PCBN）刀具是由许多细晶粒（0.1~100微米）CBN聚结而成的一类超硬材料产品。
它除了具有高硬度、高耐磨性外，还具有高韧性、化学惰性、红硬性等特点，并可用金刚石砂轮开刃修磨。
在切削加工的各个方面都表现出优异的切削性能，能够在高温下实现稳定切削，特别适合加工各种淬火钢、工具钢、冷硬铸铁等高硬度难加工材料。
刀具切削锋利、保形性好、耐磨性能高、单位磨损量小、修正次数少、利于自动加工，适用于从粗加工到精加工的所有切削加工。
PCBN具有CBN的大部分性能，又克服了CBN单晶晶面方向性解理的缺点,具有较多的性能优势：。
立方氮化硼中氮原子周围最近的氮原子数
立方氮化硼中氮原子周围最近的氮原子数氮化硼是一种常见的化学物质，它的结构是由八个氮原子以一个八面体的形状来组成的。
这种八面体形状的氮化硼，也被称为立方氮化硼。
在立方氮化硼中，每个氮原子被八个氮原子所包围，这八个氮原子是其最近的氮原子。
要计算立方氮化硼中氮原子周围最近的氮原子数，首先应该确定此氮原子的位置。
为了确定立方氮化硼中氮原子的位置，我们必须先把立方氮化硼分解为一系列相互连接的小单位。
这些小单位通过氮原子相互连接来形成一个立方体，每个小单元中存在一个氮原子，即为立方氮化硼中氮原子的位置。
每个氮原子都被八个氮原子所包围，也就是说每个氮原子周围最近的氮原子数为八个。
所以，立方氮化硼中氮原子周围最近的氮原子数为8个。
由此可见，立方氮化硼中氮原子周围最近的氮原子数是恒定不变的。
这是因为它的结构是由八个氮原子以一个八面体的形状来组成的，所以立方氮化硼中每个氮原子都会被八个氮原子所包围，因此这可以说是立方氮化硼的“特性”之一。
不仅如此，立方氮化硼中氮原子周围最近的氮原子数也反映了氮化硼的化学性质。
由于立方氮化硼中的氮原子的化学性质是相同的，因此它的化学性质也是比较稳定的。
此外，氮化硼的特性还表明，其作为电子结构体中所有原子的共
价键中具有非常强的静电相互作用。
此类原子之间的共价键十分稳定，可以支持大量的物质，因此可以被广泛应用于工业生产中。
本文介绍了立方氮化硼中氮原子周围最近的氮原子数，也总结了氮化硼的一些化学性质和应用。
在实际应用中，我们可以根据立方氮化硼中氮原子周围最近的氮原子数来确定氮化硼的化学特性，并能够更好地利用它在工业上的应用。
立方氮化硼硼原子和氮原子原子个数比
立方氮化硼硼原子和氮原子原子个数比在科学的世界里，有一种材料叫立方氮化硼，听起来高大上吧？其实它在我们的生活中可是有着非常重要的应用。
想象一下，它就像是一位神秘的超人，能够抵挡得住高温、压力，还能在磨损上给我们带来保护。
而说到它的成分，就不得不提到它的两个主角：硼和氮。
这两个小家伙在这里可是搭档，默契得很。
硼原子和氮原子之间的比例就像是一对最佳拍档，成就了立方氮化硼的神奇特性。
先聊聊硼，大家可能对它不太熟悉。
硼啊，是一种奇特的元素，它的化学性质很独特，有点像那个总是喜欢独来独往的朋友。
虽然看上去不太显眼，但硼却能在合成很多材料中扮演重要角色，真是隐藏的实力派。
而氮，哎，大家一定听说过吧。
氮在我们生活中可常见了，空气中大约有78%都是氮气，想想看，连呼吸都离不开它！可别小看氮，它在这里可是个开创者，带着硼一起创造出强大的立方氮化硼。
那么这两个家伙在立方氮化硼中的比例到底是怎样的呢？你猜得没错，硼和氮的比例是1:1。
想象一下，他们像一对双胞胎，彼此不可或缺，缺了谁都不行。
就像打麻将，如果少了一个人，游戏就没法进行。
硼和氮就这样组成了坚固的立方氮化硼，成为了众多应用中的“战斗力”担当。
立方氮化硼的应用范围可真是广泛，从工业到日常生活都能见到它的身影。
比如说，切割工具、磨料，甚至在电子器件里也有它的身影。
这玩意儿真的是让人惊叹，科技的力量呀，真是让人感慨万千。
这种材料的硬度堪比钻石，简直是个“硬汉”，所以很多时候人们会把它用在需要耐磨的地方，简直就是工匠们的好帮手。
不过说到这里，很多人可能会觉得，听起来这玩意儿好像离我们很远。
其实不然，立方氮化硼虽然在高科技领域应用广泛，但它的原理和组成却是如此简单。
硼和氮之间那种一对一的关系，仿佛在告诉我们，合作和默契是成功的关键。
生活中也是如此，不论是工作还是人际关系，找到那个志同道合的伙伴，才能一起迎接挑战，创造出更好的未来。
这让我想起了我们日常生活中的一些例子。
立方氮化硼中硼原子的配位数
立方氮化硼中硼原子的配位数
硼原子是具有重要生物学功能的重要元素，广泛存在于自然界，其中最常见的是方相硼化合物。
立方氮化硼是一种特殊的立方结构，其中硼元素的配位数是4。
立方氮化硼的结构如
图1所示，其中硼原子位于立方体中心，由其四面六个氮原子配位，配位数为4。
硼原子的配位数是由原子的电子配偶数以及原子的键类型决定的。
立方氮化硼中，硼原子的电子配偶数为4，其共有4
个电子可以与氮原子形成共价键，因此硼原子的配位数为4。
硼原子在立方氮化硼中的配位数是其物理性质的重要影响因素，因此对于硼原子的配位数的研究具有重要意义。
首先，硼原子的配位数可以直接影响其结构稳定性，其配位数越高，结构稳定性越高；其次，硼原子的配位数也可以影响其反应性，硼原子的配位数越高，其反应性越强。
综上所述，硼原子的配位数对其物理性质具有重要影响，因此研究硼原子的配位数具有重要意义。
在研究硼原子的配位数时，一般使用X射线衍射技术来
确定其结构，以及硼原子的配位数。
X射线衍射技术可以准确地检测出硼原子在立方氮化硼晶格中的位置，从而可以准确地测定出硼原子的配位数。
综上所述，硼原子是一种重要的元素，其在立方氮化硼中的配位数为4。
硼原子的配位数对其物理性质具有重要影响，因此研究硼原子的配位数具有重要意义。
X射线衍射技术可以准确地测定硼原子的配位数，是确定硼原子的配位数的有效方法。
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5.1.2 原料要求和处理方法
主要原料：六方氮化硼、催化剂(降低合成温度和压力)、 叶腊石(传压密封介质) 1. 六方氮化硼的制备
原理及方法 合成方法大致有固相法和气相法(主要用于制备HBN粉末、 薄膜或涂层)。固相法主要有： 硼砂-氯化铵法 化合或还原-化合法 硼砂-尿素法 硼酸-磷酸三钙法
高温自蔓延合成法
六方氮化硼工业生产的工艺流程
硼 酸
磷酸钙
煅烧 烧结物
粉碎 过筛 加入NH4Cl
通NH3
1273K
氮
化
氮化硼粉
干燥 BN
加HCl
BN+CaO
制备工艺对六方氮化硼质量的影响
原料的影响 无论选用哪种原料，其统纯度必须在99%以上，重金属含量必须少于 10ppm。在立方氮化硼合成过程中，重金属作为夹杂相残留于晶面，使晶体
立方氮化硼是由六方氮化硼和触媒在高温高压下合成的，
是继人造金刚石问世后出现的又一种新型高新技术产品。它 具有很高的硬度、热稳定性和化学惰性，以及良好的透红外
形和较宽的禁带宽度等优异性能，它的硬度仅次于金钢石，
但热稳定性远高于金钢石，对铁系金属元素有较大的化学稳 定性。
立方氮化硼有单晶体和多晶烧结体两种。单晶体是把六
3. 传压密封介质
5.1.3 设备与工装 5.1.4 立方氮化硼合成工艺、提纯及检测 1. 工艺流程
催化剂制备 HBN粗料 水洗 碱处理 研磨 筛分 称料 混料 HBN精料 烘干 煮沸 称料 水洗 合成球磨棒 高温高压合成 组装 称料 压柱
酸处理
水洗
烘干
整形
筛分
检测
包装
镜检
2. 提纯
提纯工艺流程
在上述压力、温度下把两者烧结在一起，制得带硬质合金衬
底的多晶烧结体。
立方氮化硼的合成方法
静态高温高压法：静态高温高压催化剂法、静态高温高压
下直接转变法。晶种温度梯度法；
冲击压缩法：爆炸法、直接转变六方氮化硼法； 亚稳区域生长法：气相法、常压高温合成法。
5.1 静态高温高压催化剂法合成立方氮化硼
5.3.2 CBN聚晶
产品的尺寸：微晶一般＜0.5mm,至多2-3mm 聚晶尺寸可大，＞8mm
聚晶和微晶的区别 用途不同
聚晶经破碎、造粒可制备微晶 CBN聚晶用结合剂： 金属或合金：Ni,Co,Ti,Al,Fe,Cu及其合金 金属和陶瓷组成的金属陶瓷：如碳化物、硅化物等 非金属及B、N化物：
氮化物及氮硼化合物催化剂
随着研究工作的发展，发现在立方氮化硼的合成过程中，起催化 剂作用的不是金属，而是它们的氮硼化物。人们开始用金属的氮化物、 硼化物、氮硼化物合成立方氮化硼。常用的氮化物有Li3N、Mg3N2、 Ca3N2，氮硼化物有Li3BN2、Mg3B4N4、Ca3B2N4。 由于金属锂、镁、钙都很活泼，它们的氮化物、氮硼化物的制备 很简单：将金属装入盛料器，通入高纯氮气，加热温度高于金属熔点 保温一段时间(时间可视反应物多少而定)，金属完全氮化完毕冷却至室 温出炉，即得氮化物催化剂。 将Li2N、Mg2N2、Ca3N2与六方氮化硼按比例Li3N：BN＝1：1(摩 尔比)，或Mg3N2(或Ca3N2)：BN＝1:2混合均匀后，放入盛料器，通氮 气经1373K以上高温，加热数小时，冷却至室温出炉，即得氮硼化物。 氮硼化物也可采用金属与六方氮化硼按比例混合，通氮气加热一 步合成制得，但反应不易完全，制得的触媒组份不易单一，往往影响 合成效果。 用氮化物、氮硼化物合成的立方氮化硼为淡黄色、琥珀色或无色 透明晶体，晶体完整晶形居多，晶面光滑、单颗粒抗压强度较高。
反应温度的影响 制备六方氮化硼的温度条件并不高，一般都是在低于1473K的温度下 进行，这样得到的六方氮化硼纯度不高。要制取高纯度的六方氮化硼，需 要在高温下进一步处理。有采用两段温度反应的，也有用三段温度反应的。 生产一般陶瓷用六方氮化硼用一次通氨法，温度在1173-1373K就可满 足要求。因为热压成型时，较高化学活性的六方氮化硼易成型，在成型后 再经高温处理，可获得质量陶瓷制品。 用于合成方氮化硼的六方氮化硼要在高温下氮化以提高其纯度、结晶 程度和三维有序化程度。在高温下氮化，半成品中的三氧化二硼含量一定 要低，否则在高温下熔融的三氧化二硼聚集形成包合体，阻碍反应进行。 所以，较好的方法是在稍低的温度下氮化，除去半成品中较多的三氧化二 硼，再通过高温氮化提高六方氮化硼的结晶度。但提高温度往往受到各种 条件的限制，给批量生产带来很大麻烦。采用高温热压的方法，可使六方 氮化硼的结晶程度提高。在1870K、50GPa的温度压力条件下，六方氮化 硼的石墨化指数（G.I值）可从20降低至2.0，还可根据热压条件的不同， 制取不同G.I值的六方氮化硼产品，以满足合成立方氮化硼的不同要求。
CBN圆柱状聚晶：
制备工艺流程： 清洁处理 酸、碱 还原处理 后处理 真空处理
CBN粉
混合
称料
装料
粘结剂(金属) 成品 检验
合成
组装
装置及组装：与合成CBN单晶相同
CBN复合片的制造：
直接转化法：在衬底上将HBN通过高温高压转化为CBN
并与硬质合金衬底烧结在一起
钎焊法：多晶CBN 焊接在衬底上
Two ways
有粘结剂条件下，CBN细粒单晶经高温高压聚合 成大颗粒多晶体(质量不高)，通过粉碎后筛分获得 所需粒度的微晶产品 参考工艺：
HBN+添加剂 混合 合成 制粒 清洗 筛分 检验
添加剂常用的是氮化物：Mg3N2,Ca3N2,Li3N,AlN等。 (用量一般为3-10%(wt%)) 合成条件：1500-2000oC,5-7GPa,5-30min(比合成CBN条件高)
合成棒破碎 碱处理
酸处理 碱处理
泡料 水洗
球磨 烘干
摇床分选
酸处理
整形
3. 检测
粒度 抗压强度 冲击强度
5.2 CBN薄膜性质及制备技术(略)
5.2 CBN聚晶制造
解决了单晶CBN的尺寸问题 目前已能制成0.5-50mm的大块材料 (实用化方便) 多晶体、各向同性，不存在解理 问题，使韧性大幅提高 (应用的可能性)
CBN聚晶的问世
5.3.1 微晶CBN
1.微晶的性能(与单晶相比)：
其中单晶无规则取向，各向同性，材料性能均匀
热稳定性不低于单晶，可达1473K 多棱角形状增加了在制品中的把持力，切削刃增多，效率更高 尺寸比单晶大(可大于0.5mm)
2.CBN微晶的制造 HBN原料，在有(无)触媒下，高温超高压直接合成
高温高压下一次烧结： CBN细粒直接在高温高压下烧结 在衬底上
超硬材料与硬质合金
第5章 立方氮化硼(CBN)的合成
立方氮化硼(cubic boron nitride)
立方结构的氮化硼,分子式为BN,其晶体结构类似金 刚石,硬度略低于金刚石，为HV72000-98000兆帕,常用作 磨料和刀具材料。1957年,美国的R.H.温托夫首先研制成 立方氮化硼。
立方氮Байду номын сангаас硼晶胞
无法长大，并使其强度降低。要除去原料中的重属杂质，须采用重结晶和 化学沉淀方法处理。 合成六方氮化硼的硼源，主要有硼砂和硼酸两种，若合成陶瓷用六方氮 化硼，采用硼砂较生成较高纯度的六方氮化硼。 制备六方氮化硼的氮源有氯化铵、尿素氨和氮气等，近年来也有用双氰 氨和三聚氰氨的。用一次通氨法生产陶瓷用产方氮化硼时，选用氯化铵为 原料；因为尿素提纯比较容易，所以在制作高纯度的六主氮化硼时，采用 尿素为原料。在氮化过程中通的氨或氮气(即氮源)，生产条件较差的厂家可 采用通氨的方法，因为通氨比通氮的反应温度可降低373-473K。需要指出 的地，氨在通常情况下含有微量水，氮气在通常情况下含有少量氧，这都 会影响产品的纯度，所以在使用时，都必须经过提纯。
会吸附少量的水，在烘干过程中，会有部分六方氮化硼转化成三氧化二 硼。因此，必须在抽滤以后用无水乙醇处理２-３次，然后在低温下使
乙醇挥发，这样可得到较高纯度的六方氮化硼。
2. 催化剂
分类
能在合成过程中起催化剂作用的物质很多，大致可分为如 下三类：
单元素催化剂：碱金属、碱土金属、锡、铅、锑等。 合金催化剂：铝基合金、镁基合金等。 化合物催化剂：氮化物、硼化物、氮硼化物、水、尿素以及一些含铵化合
物等。
金属催化剂
做为合成立方氮化硼用催化剂，金属镁是使用最早的材料。经研究发
现，金属锂、钙、钡等也可做为合成立方氮化硼的催化剂使用，但相比之下， 金属镁有化学稳定性好、价格便宜、易加工等特点。目前在立方氮化硼生产
中常用金属镁作催化剂，根据合成的要求，金属镁可做成粉末、颗粒等形状。
金属镁比锂、钙等稳定，但其属于活泼金属，很易氧化，用镁 做催化剂合成出的立方氮化硼含有较多的氧化镁杂质，并且合成出 的立方氮化硼为黑色不透明晶体，晶形差，晶面粗糙，单颗粒抗压 强度低；虽立方氮化硼产量较大，但粒度较粗。
为克服上述金属镁作催化剂的缺点，近年来开始用镁基合金、 铝基合金作催化剂，常用的合金有：Mg-Al、Mg-Zｎ、Mg-Al-Zｎ、 Al-Cr、Al-Co、Al-Mn等。由于各组份的比例不同，合成的立方氮化 硼质量也不同。与金属镁作催化剂相比，镁基合金、铝基合金作催 化剂合成出的立方氮化硼晶形明显变好，单晶粒抗压强度增高，晶 体多为黑色不透明晶体。
方氮化硼和触媒在压力为3000-8000兆帕、温度为800-1900℃ 范围内制得。典型的触媒材料选自碱金属、碱土金属、锡、 铅、锑和它们的氮化物。立方氮化硼的晶形有四面体的截锥、 八面体、歪晶和双晶等。
立方氮化硼的晶形示意图
立方氮化硼多晶烧结体的主要制法有：①用立方氮化硼 微粉和少量结合剂(如钴、铝、钛和氮化钛等)，在压力 4000-8000兆帕、温度为1300-1900℃下烧结而成；②以立方 氮化硼微粉和结合剂为一层，以硬质合金（片或粉）为一层，