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CBN立方氮化硼延伸阅读

本期内容由CBN超硬刀具品牌专家:华菱超硬进行整理汇总

相信不少读者在搜索相关立方氮化硼内容都会看到千篇一律类似的内容:立方氮化硼又叫作CBN,是一种仅次于金刚石的材料,它的优点如何如何,然后就开始带到自己的产品进行重点讲述。笔者相信更多的人是希望了解一些行业知识比如:立方氮化硼是如何形成的?那么氮化硼是什么?除了立方氮化硼会不会有这个氮化硼和那个氮化硼呢?本文笔者就这些来进行一次讲解,文章不长请耐心观看~

氮化硼就不过多说了,相比都多多少少知道它是一种由氮原子和硼原子构成的晶体,除了我们上面所说的立方氮化硼(CBN)真的还有其他的氮化硼晶体,比如菱方氮化硼(RBN)、纤锌氮化硼(WBN)等晶体,科学家甚至还发现了与石墨烯性质类似的二维氮化硼晶体。

不同的氮化硼晶体拥有不同的特点以及应用。我们以六方晶型的白石墨为例,氮原子跟硼原子组成的六边形网状结构与石墨中的碳原子六边形网状结构极为相似,因此在某些方面拥有相近的性质,比如两者都具有优良的耐热性、耐磨性、润滑性等特性;但是白石墨还具有一些独特的性质,如石墨既能导热也能导电,但是我们所讲的白石墨却不能导电,还是由差异的。

夏天到了手机烫手怎么办?来点氮化硼

前面我们提到了氮化硼材质的导热性能很强,此外它的热膨胀系数很低,绝缘性能优良,同时还耐高温与耐腐蚀。六方氮化硼的导热系数:56.94瓦m·℃;立方氮化硼的导热系数:79.54瓦m·℃,仅次于金刚石。有研究表明,单层六方氮化硼在室温下的导热系数高达瓦m·℃。氮化硼的即导热又绝缘的特性在电子领域备受青睐,其被认为有望成为下一代柔性电子器件散热的首选材料。

氮化硼粉末

高硬度和大功率电子产品,热管理是一个必须要解决的重要问题。像LED技术的普及应用,“农业工厂”应运而生。LED植物照射灯成为了弥补阳光照射不充足的一个成熟解决方案。

虽然其与其他照明设备相比较,LED灯具有很高的能量转换效率,但理论上总的电光转换效率仍然只有54%这就意味着LED植物照射灯仍会有大量的热能释放。特别是当LED芯片温度超过°C时,其寿命的缩短就会成为一个不容忽视的问题。如何为LED灯降温,六方氮化硼再次走进科学家的视野。用六方氮化硼作为填料来制作具有优良电绝缘性和化学稳定性的导热塑料,可以提高其导热性能。

如金刚石一样“硬邦邦”

以顺滑著称的白石墨,也能硬起来。20世纪50年代,科学家通过改变白石墨的结构,合成了一种立方氮化硼的单晶体也就是最开始提到的以及大量文章中讲的CBN。它是继人造金刚石问世之后的又一种超硬材料,硬度略低于金刚石,但耐高温性要远远优于金刚石,尤其对铁系金属元素具有很好的化学稳定性。

华菱超硬整体式CBN立方氮化硼刀片

PCBN聚晶立方氮化硼刀具

20世纪70年代,聚晶立方氮化硼(PCBN)问世。聚晶立方氮化硼的硬度很高,仅次于金刚石的硬度;抗弯强度和断裂韧性介于硬质合金和陶瓷之间;热稳定性要高于人造金刚石,在℃时仍可以进行切削作业;在~℃高温条件下不易与铁系材料发生化学作用。

以“硬”闻名的立方氮化硼,用途之一是制作砂轮、油石之类的磨具,用途之二就是制作钻头、车刀、绞刀、铣刀之类的切削工具。特别是用于加工淬硬钢、耐磨铸铁、钛合金等一类难加工材料时具有一定优势,并且还非常适合用于数控机床加工。随着目前工件工艺的完善,多数材料硬度以及表面质量对刀具的考验愈发严格,近年来金刚石与氮化硼刀具发展迅猛,国外发展水平优于我国,但是随着国家大力提倡超硬材料国产化,我国涌现出了大量的超硬刀具厂家,其中以华菱超硬为代表的众多品牌在技术以及材质上实现突破,多领域已逐步替代进口刀具。

发展需要,前景大好

基于硅的半导体工业,让人们深切感受到了现代电子产品的魅力。然而,用硅半导体制作的电子器件难以适应高温等极端条件的挑战。在这样的背景下,白石墨具有的宽带隙、高热导率、高电阻率、高迁移率等特性引起了科学家的重视。特别是白石墨的衍生产品立方氮化硼,有望成为第三代半导体材料。有研究机构用氮化硼材料制成了高温半导体PN结器件,在℃条件下能够正常工作。这就为制造能适应极端条件的电子器件拓展了视角,从而为半导体工业带来了新的希望。

华菱超硬半导体领域应用产品用氮化硼材料制备能耐受高温、高频、大功率、高辐射等极端条件的电子器件,就有可能解决许多特殊场合的应用难题。近年来,氮化硼薄膜材料的制备已成为半导体材料的一个研究热点。由于氮化硼薄膜具有高硬度和抗热性,并且在从紫外到远红外的整个波段都具有高透过率,因此适合用作大功率激光器和探测器的窗口材料。

氮化硼纳米管的合成更是为氮化硼材料的高科技应用创造了机会。据悉,氮化硼纳米管耐热绝缘、抗氧化,并且具有很强的弹性和韧性,有望在航空、航天等特殊行业获得应用。有研究机构计划将氮化硼纳米管应用于锂硫电池以提高其性能,促进其商业化。




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