立方氮化硼晶体结构

立方氮化硼晶体结构：立方氮化硼具有与金刚石类似的晶体结构，且两者晶格系数相近（金刚石为0.3567nm，立方氮化硼为0.3615nm）。

立方氮化硼（CBN）是20世纪50年代发展起来的一种人工合成的新型材料，其硬度高，耐磨性好，在机械加工行业有着广泛的应用。

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，以及良好的透红外性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。

立方氮化硼磨具的磨削性能十分优异，不仅能胜任难磨材料的加工，提高生产率，还能有效地提高工件的磨削质量。立方氮化硼的使用是对金属加工的一大贡献，导致磨削发生革命性变化，是磨削技术的第二次飞跃。

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。

它具有优于金刚石的热稳定性和对铁族金属的化学惰性，用以制造的磨具，适于加工既硬又韧的材料，如高速钢、工具钢、模具钢、轴承钢、镍和钴基合金、冷硬铸铁等。用立方氮化硼磨具磨削钢材时，大多可获得高的磨削比和加工表面质量。

立方氮化硼的性能类似于金刚石的性能，而且有些性能，（例如热稳定性）优于金刚石。因此，它与金刚石一样获得了广泛应用。

一、立方氮化硼的性能

（1）硬度仅低于金刚石（见表2-10-1）。

（2）良好的热稳定性。这一点优于金刚石，立方氮化硼具有高的硬度和高的热稳定性（简称为高的热硬性），可用作耐高温材料，减轻对材料（工具）的热损伤。

表2-10-1 立方氮化硼的性能

（3）高的化学惰性，不易与铁反应。而金刚石则不然，钢、铁对碳的亲和力大，因而磨削时易粘屑，导致磨削效果变劣。

（4）具有很高的热导率。用作散热片仅次于金刚石。

（5）高的抗氧化特性。立方氮化硼的抗氧化性能要比金刚石高很多。因为金刚石表面的碳原子尚未饱和，在高温720℃以上条件，这些未饱和的碳原子易与氧原子结合生成碳的氧化物；而立方氮化硼的表面为B、N原子所覆盖，不易氧化。

（6）有较好的半导体和光电性能。

二、应用范围

立方氮化硼可制作磨具，如：砂轮、衍磨条、油石等；可作为切削工具，如：钻头、车刀、绞刀、铣刀等；用于加工一些难加工材料，如：各种淬硬钢（HRC55～68）、各种喷涂（焊）材料、耐磨铸铁类材料（如钒-钛铸铁、高磷铸铁、冷硬铸铁等）、钛合金类材料（如TC4）等等。

立方氮化硼与金刚石一样，同样是良好的功能材料，广泛应用于电子工业。

立方氮化硼

很长一段时间里，立方氮化硼被认为在自然界不存在，直至2009年，美国加州大学河滨分校、劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的科学家和来自中国、德国科研机构的同行一起，在中国青藏高原南部山区地下约306公里深处古海洋地壳的富铬岩内找到了这种矿物，其在大约1300摄氏度高温、118430个大气压的高压条件下形成了晶体。该团队以中国地质科学院地质研究所教授方青松的名字将新矿物命名为qingsongite（后缀ite表示矿物）。国际矿物学协会在2013年8月正式承认了这是一种新的矿物——立方氮化硼。其原子结构与金刚石中的碳原子结构类似,因此它具有高密度的特性,硬度可媲美钻石,常被用作磨料和刀具材料。

立方氮化硼CBN(Cubic Boron Nitride）是20世纪50年代首先由美国通用电气（GE）公司利用人工方法在高温高压条件下合成的，其硬度仅次于金刚石而远远高于其它材料，因此它与金刚石统称为超硬材料。

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。立方氮化硼磨具的磨削性能十分优异，不仅能胜任难磨材料的加工，提高生产率，还能有效地提高工件的磨削质量。立方氮化硼的使用是对金属加工的一大贡献，导致磨削发生革命性变化，是磨削技术的第二次飞跃。

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