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一文了解 氮化硼陶瓷(BN)材料

文章出处: 天元航材    责任编辑: 天元化工新材厂家    发布时间:2018-07-24 17:41:47    点击数:144    【
[导读]: 在100多年前,氮化硼在贝尔曼的实验室首次被发现,该材料得到较大规模发展是在20世纪50年代后期。氮化硼(BN)是一种性能优异并有很大发展潜力的新型陶瓷材料,包括5种异构体,分别是六方氮化硼...

重庆时时全天在线计划-重庆时时全天计划官网 在100多年前,氮化硼在贝尔曼的实验室首次被发现,该材料得到较大规模发展是在20世纪50年代后期。

氮化硼(BN)是一种性能优异并有很大发展潜力的新型陶瓷材料,包括5种异构体,分别是六方氮化硼(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)。

广泛应用于机械、冶金、化工、电子、核能和航空航天领域。

1. 氮化硼简介

氮化硼是由氮原子和硼原子所构成的晶体,分子式为BN,分子量24.81。化学组成为43.6%的硼和56.4%的氮,理论密度2.27g/cm3。

重庆时时全天在线计划-重庆时时全天计划官网 氮化硼粉末具有松散、润滑、质轻、易吸潮等性质,颜色洁白。氮化硼制品呈象牙白色。目前对氮化硼的研究主要集中在对其六方相(H-BN)和立方相(C-BN)上的研究。

化硼的性能可以主要分为以下几个方面:

重庆时时全天在线计划-重庆时时全天计划官网 在机械特性方面:拥有不磨蚀、低磨耗、尺寸安全性、润滑性佳、耐火及易加工等优点。

在电气特性方面:拥有介电强度佳、低介电常数、高频率下低损耗、可微波穿透、良好的电绝缘性等优点。

在热力特性方面:拥有高热传导、高热容量、低热膨胀、抗热冲击、高温润滑性及高温安定性等优点。

重庆时时全天在线计划-重庆时时全天计划官网 在化学特性方面:拥有无毒、化学安定性、抗腐蚀、抗氧化、低湿润、生物安定性及不沾性等优点。

2. 六方氮化硼

六方氮化硼(h-BN)是最普遍使用的氮化硼形态。h-BN的结构与石墨类似,具有六方层状结构,晶格常数a=0.2504nm,c=0.6661nm,理论密度2.27g/cm3,熔点3000℃,质地柔软,可加工性强,并且颜色为白色,俗称“白石墨”。

重庆时时全天在线计划-重庆时时全天计划官网 六方氮化硼(h-BN)具有优良的电绝缘性、极好的化学稳定性以及优良的介电性能。

六方氮化硼的热性能:无明显熔点,在0.1MPA氮气中3000℃升华,在惰性气体中熔点3000℃,在中性还原气氛中,耐热到2000℃,在氮气和氩中使用温度可达2800℃,在氧气气氛中稳定性较差,使用温度1000℃以下。

重庆时时全天在线计划-重庆时时全天计划官网 六方氮化硼是陶瓷材料中导热最大的材料之一,导热率为石英的十倍,在垂直于c轴方向上有较高的热导率60W/(m·K);

低的热膨胀系数,相当于石英,是陶瓷中最小的,在c轴方向上的热膨胀系数为41*10-6m/K,而在d轴方向上为2.3*10-6m/K,所以抗热震性能很好。

六方氮化硼的机械性能:摩擦系数低至0.16,高温下不增大,比二硫化钼、石墨耐温高,氧化气氛可用到900℃,真空下可用到2000℃。常温下润滑性能较差,故常与氟化石墨、石墨与二硫化钼混合用作高温润滑剂。六方氮化硼是一种软性材料,莫氏硬度仅为2。机械加工性好,可以车、铣、刨、钻、磨、切,并且加工精度高,所以可用一般机械加工方法加工成精度很高的零部件制品。

六方氮化硼的电性能: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10^16~10^18Ω/cm,即使在1000℃,电阻率仍有1014~106Ω/cm。h-BN的介电常数3~5。介电损耗为(2~8)*10-4,击穿强度为Al2O3的两倍,达30~40kV/mm,因此是理想的高频绝缘、高压绝缘、高温绝缘材料。

六方氮化硼的化学性能:HBN有优良的化学稳定性。与一般金属、稀土金属,贵重金属,半导体材料,玻璃,熔盐、无机酸、碱不反应。对大多数金属熔体,如钢、不锈钢、Al、Fe、Ge、Cu、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。

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