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。     

高纯度CBN的爆炸合成法

以前,CBN的高压合成都是采用六方氮化硼(hBN)粉或其烧结体作为原料,使hBN在静态或动态高压作用下相变为CBN的。所得生成物大部分是纤锌矿型氮化硼,只有少量CBN混杂其间。纤锌矿型氮化硼比CBN的烧结性能差,硬度低,还具有解理性,难形成锐角,所以磨削性能较差。     

国外立方氮化硼研制技术

十二、高压高温下纤锌矿型氮化硼(WBN)的合成及其结构的转变(一)关于WBN的合成问题WBN通常是在动态超高压高温条件下,由六方氮化硼(hBN)直接转变而成的,其合成工艺过程如下所示:     

国外立方氮化硼研制技术(Ⅳ)

六方氮化硼是合成立方氮化硼的基本原料,本文将对其在高压高温条件下的结构变化,以及对立方氮化硼晶体生长的热力学条件的影响等问题做一简要综述。(一)六方氨化硼晶体结构及其在高压高温下的结构变化     

六方氮化硼直接转化合成多晶立方氮化硼的研究

以六方氮化硼为初始材料,采用直接转化法在9～15 GPa、1 500～2 100 ℃的条件下合成多晶立方氮化硼。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、维氏硬度计,对多晶立方氮化硼块材的微观结构和力学性能进行表征。结果表明:在合适的温度、压力条件下,六方氮化硼可转化为纯相多晶立方氮化硼,其晶粒尺寸最小约为70 nm ,最大可达10 μm以上;在温度相同条件下,多晶立方氮化硼块材的晶粒尺寸随着合成压力的升高而减小,硬度随着合成压力的升高而增大,最高硬度可达64.45 GPa。      

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。     

爆炸与冲击高压法合成超硬材料

本文综述了人工合成超硬材料技术的发展，报导了用炸药爆炸及冲击波高压合成金刚石及纤锌矿型氮化硼两种超硬材料的技术与结果，并简介了其应用情况。     

钽催化磁控溅射法制备GaN纳米线

利用磁控溅射技术通过氮化Ga2O3/Ta薄膜,合成大量的一维单晶纤锌矿型氮化镓纳米线.用X射线衍射、扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜,选区电子衍射和光致发光谱对制备的氮化镓进行了表征.结果表明;制备的GaN纳米线是六方纤锌矿结构,其直径大约20～60 nm,其最大长度可达10 μm左右.室温下光致发光谱测试发现363 nm处的较强紫外发光峰.另外,简单讨论了氮化镓纳米线的生长机制.     

冷轧15钢的高压热处理研究

对原始组织为马氏体的冷轧15钢在CS-IB型六面顶压机上进行了高压热处理,测量试样的维氏硬度.采用X射线和TEM对其晶体结构和组织形貌进行了分析.实验结果表明：试样在6GPa实验压力下于350℃发生了回复;450-650℃发生了再结晶;750～850℃发生了马氏体相变,产物为具有体心立方结构的针状马氏体和具有密排六方结构的网格状马氏体.伴随组织的变化,试样硬度先升高后降低再升高.     

冷轧15钢的高压热处理研究

对原始组织为马氏体的冷轧15钢在CS-IB型六面顶压机上进行了高压热处理,测量试样的维氏硬度。采用X射线和TEM对其晶体结构和组织形貌进行了分析。实验结果表明:试样在6GPa实验压力下于350℃发生了回复;450￣650℃发生了再结晶;750￣850℃发生了马氏体相变,产物为具有体心立方结构的针状马氏体和具有密排六方结构的网格状马氏体。伴随组织的变化,试样硬度先升高后降低再升高。     

合成CBN用氮硼化镁触媒的研究

本文在制备分析氮硼化镁常压相Mg_3BN_3的基础上,在400～1600℃、2.5～5.1GPa的温压条件下,考查了氮硼化镁常压相向高压相的转变。研究了以hBN为原料,氮硼化镁作触媒合成CBN的成核特性。     

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。     

烧结压力对整体PCBN刀具微结构与性能的影响及作用机理

将粒度尺寸5 μm的CBN微粉与黏结剂Al的混合粉末在国产六面顶压机上高压烧结制备整体PCBN材料,通过对样品磨耗比、显微硬度的测试与分析获得了较优的烧结工艺参数:烧结压力5.4 GPa、烧结温度1500℃和烧结时间240 s。测得样品的显微硬度为3897HV5（加载时间15 s）,磨耗比为8750。SEM、TEM观察和XRD衍射分析表明:提高烧结压力可使CBN颗粒产生一定的塑性流动,抑制烧结过程中CBN颗粒表面逆转成hBN;黏结剂Al可与CBN颗粒表面反应形成中间产物AlN和AlB₂,在CBN颗粒之间形成牢固的陶瓷中介结合,并消除CBN烧结过程中残余的hBN,从而提高整体PCBN刀具的性能。      

AgCuTi合金钎焊单层立方氮化硼砂轮

为研制我国新一代单层钎焊CBN(立方氮化硼 )磨料砂轮 ,尝试Ni-Cr和Ag -Cu-Ti两种活性钎料 ,在真空炉中钎焊。试验结果表明 ,Ni-Cr合金钎料对CBN磨料不浸润 ,钎焊后CBN磨料全部脱落 ;而Ag -Cu -Ti合金钎料对CBN则表现出良好的浸润性并将CBN牢牢钎焊住。借助扫描电镜、X射线能谱和X射线衍射对界面微区组织的分析研究表明 ,钎焊过程中Ag -Cu -Ti合金钎料中的Ti向CBN磨料界面富集 ,并与CBN磨料表面的N和B元素反应生成TiN和TiB ,这是实现Ag -Cu -Ti合金钎料与CBN磨料高结合强度的关键因素。断口形貌的分析研究表明 ,CBN与Ag -Cu -Ti合金钎料间的断口发生在Ag -Cu -Ti合金钎料层 ,说明CBN磨料与Ag -Cu -Ti合金钎料的结合强度已超过了Ag-Cu -Ti合金钎料本身强度。最后将研制出的单层钎焊CBN磨料砂轮与传统电镀CBN砂轮进行了重负荷磨削对比试验 ,钎焊砂轮表现出明显的优势     

Positron Annihilation Spectroscopy for the Sintering of Boron Nitride Ceramics

The sintering of graphite-like boron nitride α-BN powder was studied by positron annihilation spectroscopy with angular correlation of annihilation radiation within a temperature range from 900 to 1400°C. The changes observed in the annihilation characteristics were compared with the change in the specific surface area of samples. The model describing the bulk diffusion of positrons with their egress onto the surface of lamellae was developed. The coefficeint of positron diffusion in α-BN was estimated as D = 6.6 × 10^–5 cm²/s.     

Growth behavior of cubic boron nitride (cBN) phase in B-C-N film deposited on Si substrate with non-uniform ion flux

B-C-N film with a ～450 nm thickness was prepared on a (100) oriented silicon wafer (4 cm × 4 cm) by unbalanced magnetron sputtering of a B₄C target with a unipolar pulsed DC substrate bias. At a substrate bias of ?250 V, a cubic boron nitride (cBN) phase appeared in the B-C-N film when the nitrogen content was over 6.7 vol% in Ar-N₂ reactive gases. For the B-C-N film deposited on unipolar pulsed DC biased Si substrate with Ar-16.7%N₂ reactive gas, the content and formation behavior of the cBN phase along with the film thickness were critically dependent on the substrate position due to the difference in ion flux. In contrast to the circular central region of a substrate 2.5 cm in diameter, where cBN was nucleated and grown on hexagonal boron nitride (hBN) in a layered manner, the cBN phase was co-grown with the hBN phase and was surrounded by hBN at the circumference region of the circle. Only hBN was observed at the outer region of the circle. The microstructure of B-C-N film in which cBN is surrounded by hBN is believed to be effective in reducing residual stress developed by the nucleation of a cBN phase.     

不同品种立方氮化硼晶体的Raman光谱

利用Raman光谱仪研究了我公司用高温高压合成的不同品种立方氮化硼(CBN)晶体。结果表明不同品种CBN晶体的Raman光谱有明显差别,可分为以下几种类型:(1)典型的CBN拉曼光谱,只有两个对应CBNTo和Lo模的Raman峰,分别位于1055cm-1和1305cm-1左右;(2)除了CBN的特征峰外,在925cm-1、955cm-1和1245cm-1左右出现额外峰;(3)有CBNTo模的峰,但对应于Lo模的峰消失,在1286cm-1左右出现一个不对称的宽峰。另外在760cm-1、920cm-1和1015cm-1处出现多个额外峰。(4)在1286cm-1左右出现一个峰形不对称的宽峰,对应To模的峰有较大的位移,Raman光谱中有强烈的从低波数端到高波数端呈上升趋势的背底。本文对产生这些Raman峰的原因进行了分析探讨。     

六方氮化硼含量对铁基金刚石磨具性能的影响

通过真空烧结法制备含六方氮化硼(hBN)的铁基金刚石磨具试验条，研究hBN含量对样条的硬度、抗弯强度、抗冲击强度和磨耗比的影响规律，并用电镜分析其磨削面形貌，判断其磨削面烧伤情况。结果显示:添加hBN使磨具样品的密度、硬度、抗弯强度和抗冲击强度下降，分别由不添加hBN时的6.57 g/cm3、85.5 HRB、253 MPa、113.0 J/mm2依次下降到添加hBN体积分数为11%时的5.31 g/cm3、44.5 HRB、103 MPa、99.5 J/mm2，分别下降了19.2%、48.0%、59.3%、11.9%；且在相同的磨削条件下添加hBN能有效降低磨具的摩擦系数，提高磨具中金刚石的出刃率，进而大幅度降低磨削过程中磨具的烧伤，当hBN添加量体积分数为11%时其烧伤最小，且磨具的磨削效果最佳。      

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。     

微波水热剥离制备高结晶六方氮化硼纳米片

简单高效的制备高结晶度的六方氮化硼(h-BN)纳米片一直是一个挑战性的课题。本文提出了一种采用微波水热剥离制备高结晶度的h-BN纳米片的方法。通过XRD、SEM、TEM、AFM和拉曼等表征手段证明了该方法的有效性,并表征了剥离制备纳米片的特性。借助于表征分析结果,提出了微波水热剥离制备氮化硼纳米片的机制,为应用于制备其他的二维材料奠定了基础。