立方氮化硼触媒多样性及生长特性研究

本文详细地介绍了立方氮化硼合成用触媒的多样性,描述了在不同类型触媒,如碱金属,碱土金属及其氮化物,硼氮化物,硼化物,某些盐类乃至氧化物中合成立方氮化硼晶体的特征。实验表明,立方氮化硼晶体的基本形态为正八面体,由于发育不完整而形成正十四面体,正二十二面体,板状八面体,针状晶体以及他们的变形。晶体的颜色主要由添加剂的种类决定,合成条件的变化可改变晶体中杂质含量的多少,从而导致晶体颜色的深浅变化。合成中所采用的添加剂应具如下特点：(1)能有效溶解六角氮化硼的物质,(2)能与六角氮化硼反应生成含氮化硼中间产物的物质。最好二者兼备。     

立方氮化硼的颜色与其内部杂质的关系

颜色是立方氮化硼众多特性中的一个最为直观的特性。cBN晶体的颜色与其所含杂质种类、数量有关。而杂质可来源于触媒或添加剂，也可来自于hBN与生长环境，以及晶体的生长速度。具体到某一cBN晶体颜色产生的原因必须进行具体情况具体分析。     

不同品种立方氮化硼热稳定性能的研究

为研究立方氮化硼（CBN）的品种对其热稳定性的影响,选用不同品种、同一粒度的CBN晶体,观察其形貌并进行TG-DTA测试,分析不同颜色CBN晶体和相同颜色、不同品种CBN晶体的热稳定性并探讨CBN晶体的耐热机制。结果表明:随CBN晶体颜色的加深,其热稳定性提高;随CBN晶体规则程度和TI/TTI值提高,其热稳定性也升高。      

立方氮化硼晶体生长与三大基材的关系

1引言cBN没有天然的。R．H．Wentorf 1957年第一次在高压高温下，以类石墨的六角氮化硼（hBN）为原料，在碱金属的参与下生长出了cBNt。纯净的cBN应该是无色的，可是，用人工生长出来的cBN晶体却往往是有颜色的，是因为在cBN晶体中有不同的杂质存在的缘故。     

棕色高韧性立方氮化硼合成技术的研究

通过以原材料、触煤及高压合成系统工艺的研究,采用φ32－40mm腔体在新型复合触煤体系下合成出棕色立方氮化硼单晶。对所得立方氮化硼单晶体的性能考察表明：这种立方氮化硼晶体具有较高的冲击韧性。     

高温高压合成毫米级立方氮化硼的研究

采用多元复合触媒,在高温(1300~1600℃)、高压(6~7GPa)条件下,合成了毫米级立方氮化硼,使用SEM对其形貌进行观察。试验结果表明:通过晶体自发成核,可以重复实现不同颜色的毫米级立方氮化硼的合成,且合成的晶体完整,表面光洁。     

聚晶立方氮化硼切削工具（一）

聚晶立方氮化硼工具是由５０￣８５％重量比的立方氮化硼晶体结合到一起形成的聚晶体。与聚晶立方氮化硼混合在一起的支持物相是由１５￣４０％重量比的高熔点材料－优选碳氮化钛或碳氮钛铝。起始配比中也包含４￣１０％重量比的Ｃｏ２Ａｌ９。这些按配比混合好的粉末在氨气氛下以１１００￣１２５０℃的温度进行处理，这可以大大增加氮含量并降低碳氮化钛或碳氮铝钛的碳含量。如果不用起始材料混合粉，则可以用涂附有碳氮化钛的立方     

控制自发成核生长大颗粒立方氮化硼晶体

CBN(立方氮化硼)的生长速率很低，用普通方法很难长出大的晶体。在本文中用Mg为触媒，在hBN-Mg体系中加入适当比例的水或酒精控制cBN晶体的自发成核。由于在高温下水能分解六方氮化硼(hBN)，在系统中形成高活性的B和N原子，从而改变了晶体的生长环境，提高了生长速率，使晶体迅速长大，在5．5Gpa和1500℃超高压高温条件下保温8分钟获得了1．6mm的cBN晶体。本文还讨论了在该体系中cBN晶体的生长机制。     

采用不同含硼化合物合成Ⅱb型金刚石的试验研究

按照添加等量硼元素的原则，在粉末冶金铁基触媒中加入不同的含硼化合物（硼铁、碳化硼和六方氮化硼），在六面顶压机上进行金刚石合成试验。对合成出的含硼金刚石单晶进行表面形貌、磁化率、冲击韧性以及热重等综合质量对比。结果表明，不同的硼源会相应影响金刚石的生长区间，并进而直接影响金刚石晶体的质量及其主要性能。以六方氮化硼为硼源，可以实现对金刚石的硼、氮复合掺杂，合成出的金刚石晶体质量较高，性能较为优异。碳化硼次之，而用硼铁合成的金刚石晶体因杂质较多，导致质量和力学性能降低，合成效果较差。     

立方氮化硼单晶——金刚石薄膜异质P—N结

本文在Ｓｉ掺杂Ｎ型片状立方氮化硼单晶（１１１）面上利用热灯丝化学汽相沉积方法生长了掺Ｂ的Ｐ型金刚石薄膜，从而制得了立方氮化硼单晶－金刚石薄膜异质Ｐ－Ｎ结，测试了该Ｐ－Ｎ结的Ｖ－Ａ特性，结果表明其整流特性良好。     

单次冲击六方氮化硼向立方型转化的研究

在70～95GPa的高压下,对低密相六方氮化硼进行冲击处理;实验结果发现,普通低密相六方氮化硼在单次冲击下部分转化为纤锌矿型和立方型氮化硼的混合物.根据晶体结构之间的对应性,文中对相变过程进行了探讨,认为六方氮化硼向纤锌矿型的转化其晶体结构无须发生切变;而向立方型氮化硼的转变其晶体的切变是必不可少的,这种相变主要依靠高压下位错运动而产生.     

国外立方氮化硼研制技术(Ⅲ)

三、立方氮化硼的结构和性质氮化硼是由氮原子和硼原子所构成的晶体(表1).化学组成为43.6%的硼和56.4%的氮,具有四种不同的变体:六方氮化硼(hBN)、菱方氮化硼、立方氮化硼(CBN)和纤锌矿型氮化硼(WBN)。本文着重对立方氮化硼的基本性质及研究结果做一综述。     

直径20mm的立方氮化硼和硬质合金基双层刀片的成份,…

立方氮化硼和硬质合金基双层刀片切削层的ｘ－射线分析查明，其中除立方氮化硼之外，还含有碳化钨、硼化物ＣｏＢ和Ｗ２Ｃｏ２１Ｂ６，用扫描电子显微镜分析证明，切削层的粒度和立方氮化硼原始粉末在其被部分粉碎时（特别是小粒级）的粒度是一致的，同时还得出了在离刀片边缘不同距离处Ｃｏ和Ｗ沿切削层厚度的含量的数值、切削层比电阻以及刀片车削热处理合金钢的实验结果。     

立方氮化硼薄膜的制备工艺

本文介绍了几种最新的立方氮化硼（Ｃ－ＢＮ）薄膜的制备工艺，并对薄膜中立方氮化硼相形成的影响因素进行了讨论。     

组装方式对立方氮化硼合成的影响

组装方式不仅可以影响高压腔内温度压力的分布,最终影响合成晶体的质量,而且也直接影响到对原料hBN的选择。本实验用国产六面顶压机,在4～5GPa,1500～1700％范围内研究了组装方式对立方氮化硼（CBN）合成的影响。通过光学显微镜观察了晶体生长的特性及形貌。结果表明,在实验中,用粉末状触媒和六角氮化硼采取分片式组装,CBN的成核会聚集在片与片的交界面处,且生长的CBN晶体多为厚板状八面体。这是由于在粉压成型的过程中,受力不均造成了上下表面的触媒与六角氮化硼的密度高于内部的,且高密度的粉体也有利于温度和压力的传导,所以导致在此处的CBN成核数量高于内部。可见,预压的片越薄,片内各处的粉体密度就越相近。因此,在以粉体为初始原料合成CBN晶体的实验中采用薄片式组装方式,选取hBN粉体堆积密度大的为原料对于提高CBN晶体单位产量更为有利。     

立方氮化硼表面Stober法包覆硅氧纳米涂层及其表征

在立方氮化硼聚晶复合材料制备中,为改善晶体相的偏聚,其思路之一便是将晶体相与粘接相预先制备成带有核-壳结构的原料。先采用Pirnaha溶液对cBN进行羟基化改性,改善其亲水性,使其容易分散并带有电荷的基础上,再用Stober法进行硅氧包覆处理,在氨水和少量水的作用下,以乙醇作为分散剂,用TEOS硅氧烷为原料,在室温条件下反应,利用水解-凝胶法让硅醇以非自发形核的方式在c BN粉体表面聚合,并对试验结果进行TEM,SEM,EDS,XRD,FTIR表征。结果表明,通过对立方氮化硼粉体进行硅氧纳米涂层包核处理,成功得到了立方氮化硼-氧化硅微/纳米核壳结构,包核形貌良好,包覆层厚度可由TEOS加入量的不同而调节。对无机材料核壳结构制备和立方氮化硼与结合剂的均布有实际意义。     

化学成分对立方氮化硼合成的影响

本文就结晶介质的化学成分和合成参数,对立方氮化硼晶体生长特性的影响进行了阐述,研究表明结晶介质成分和合成参数一样,对立方氮化硼结晶的完整性,杂质成分对晶体特性的影响起着重要的作用,指出,往BN-Mg体系中,引入P可培育出不含游离硼的晶体,而往Li3N-NB体系中引入LiH和NH4Cl时,所得到的立方氮化硼具有高的强度和热稳定性。同时还探讨了立方氮化硼在不同体系中的合成及其结晶过程的一般动力学规律,形核速度和生长速度动力学关系的最普遍的特征表明,立方氮化硼的自发成核速度及其生产速度与结晶介质的过饱和和粘度有关。     

氮化硼涂层

德国泽卡陶瓷材料公司（Zircar Cermamics，Inc．）开发的SLICOAT氮化硼涂层在铝的熔炼铸造中获得了应用，效果较好。这种氮化硼（BN）非常精细，是一种弥散的水基晶体。将它涂于消耗性的熔铸耐火材料或陶瓷纤维表面，可显著延长它们的使用期限。这种材料使用方便，涂覆后能很快干燥，同时对铝熔体是非湿润性的，并有极强的高温润滑性能。     

纤锌氮化硼（wBN）的动态高压合成

利用爆炸冲击技术，人们已发现在12GPa以上，六方氮化硼（hBN）向纤锌矿型氮化硼（wBN）转化，而菱面体氮化硼（rBN）则是在40—150GPa的压力范围内向cBN转化。对于上述两种转化过程，转化前后的晶体结构间存在着直接的对应关系，可用无扩散相变来解释。根据晶体结构之间的对应关系，认为，hBN向wBN转化其晶体结构无须发生切变；而向cBN转化其晶体的切变是必不可少的，这种相变主要依靠高压下位错运动而产生。     

准八面体CBN单晶的合成研究

通过对原料、触媒及合成工艺的研究，采用国产DS-029B型六面顶压机在4．2—5．3GPa，1350。1470℃的范围内，从hBN-单质触媒体系中合成出近乎完美的黑色八面体和截角八面体立方氮化硼单晶体。确定了该种形态的CBN晶体的生长区域。CBN晶体的尺寸在100—400μm，峰值粒度为125—150μm。对所得的晶体进行考察，发现这种CBN晶体结晶形貌发育比较完整、棱角尖锐、晶粒饱满，并且有较高的抗压强度。上述结果表明所用的单质触媒具有使CBN晶体均匀生长的能力，是一种合成CBN晶体的有效触媒，该种CBN晶体具有较好的破碎强度。