氮化硼陶瓷性质和应用

一、氮化硼有哪些结构

氮化硼具有3种不同的变体：纤锌矿型氮化硼（WBN）,六方氮化硼（HBN），立方氮化硼（CBN）

1.纤锌矿氮化硼（密排六方氮化硼）（WBN）

纤锌矿氮化硼属于六方晶体，比钻石更加稀有，火山喷发过程中形成的，比钻石的硬度还要高18%。

2.六方氮化硼（HBN）

六方氮化硼与石墨具有相同的晶体结构，六边形网状结构。两者具有相似的物理性质和化学性质。两者都具有优良的耐热性、耐磨性、润滑性。因六方氮化硼外观为白色，所以又被叫做白石墨。但是白石墨还具有一些独特的性质，比如石墨既能导电也能导热，但是白石墨却不能导电（绝缘）

3.立方氮化硼（CBN）

立方氮化硼具有类似金刚石的晶体结构，不仅晶格常数相近（金刚石为0.3567nm，立方氮化硼为0.3651nm），而且晶体中的结合键也基本相同，所不同的是金刚石中是碳原子之间的共价键结合，而立方氮化硼晶体中是硼、氮异类原子间的共价键结合。

立方氮化硼是一种人工合成的材料，硬度仅次于金刚石，属于超硬的材料，由六方氮化硼和触媒在高温高压下合成而来。

立方氮化硼有黑色、琥珀色和表面镀金属色。具有很高的热稳定性和化学惰性，因此常被用作制造超硬刀具的材料。

六方氮化硼和立方氮化硼的区别主要在于物理性质的不同

1. 六方氮化硼为白色，立方氮化硼为黑色、琥珀色

2. 六方氮化硼偏软，立方氮化硼很硬

3. 六方氮化硼可以作为立方氮化硼合成的原料

4. 六方氮化硼用途更广，立方氮化硼一般用来做刀具

二、氮化硼的理化性质

1.耐热性：熔点2700℃，沸点3000℃。在氧化气氛下最高使用温度为900℃，而在中性还原气氛下可达2000℃，在氮和氩保护下，使用温度3000度。

2.良好的润滑性：同石墨相似，氮化硼有良好的润滑性。不同的是石墨在高温环境下因氧化分解而失去润滑性。而BN的高温稳定性极佳，即使900摄氏度仍能保有如同低温时候的润滑性。

3.良好的绝缘性： BN绝缘耐力3kv/mm。

4.高导热性能：六方氮化硼导热系数56.94w/m.k,立方氮化硼导热系数79.54w/m.k，仅次于金刚石146.5w/m.k

5.较低的线膨胀系数：4.5*10-6/k，在高温环境下形变不大，所以BN具有极佳的耐热冲击能力。

6.良好的耐腐蚀性：与一般金属（铁、铜、铝、铅等）、稀土金属，半导体材料（锗、硅、砷化钾），玻璃，熔盐（水晶石、氟化物、炉渣）、无机酸不反应。对大多数金属熔体，如钢、不锈钢、铝、铁、铜等既不润湿又不发生作用。

结合以上的功能，氮化硼作为ZS-522最主要的填料。用在模具、捞渣铲等工况起到自洁与金属溶液不亲和，抗热震，抗氧化的作用。

三、氮化硼的应用

1.可用作熔炼金属的坩锅、模具、液态金属输送管道（耐高温，耐腐蚀，稳定性、导热性）

2.高温环境中的结构部件如航空领域的发动机喷嘴、燃烧室衬板。（耐高温、耐热冲击）

3.加热器的绝缘子，高频、高压绝缘散热部件（耐高温绝缘导热高）

4.高速切削刀具，地质勘探、石油钻头（立方氮化硼高硬度）

5.金属成型的脱模剂和金属拉丝的润滑剂（润滑性和与金属溶液不亲和）

6.添加剂（抗压耐磨、陶瓷复合材料、耐火材料、抗氧化材料、抗熔融金属腐蚀、热增强、耐高温绝缘材料）