影响cBN晶体生长及其特性的若干因素

影响cBN晶体生长及其特性的因素很多.文章就用Mg3N2作触媒对cBN晶体得量和质量的影响、AlN添加物和不同气氛对cBN合成的影响、硼酐参与下cBN的形成、硅参与下cBN结晶过程等进行研究;对纤锌矿型氮化硼(wBN)参与下由hBN形成cBN的动力学以及VB族等价杂质元素对cBN单晶机械特性的影响等问题进行阐述.     

Li基多元触媒体系中深色cBN的合成研究

文章以Li基多元化合物为触媒,在引入添加剂的条件下合成出了深色的cBN单晶.研究发现,随着添加剂含量的增加,cBN的颜色由浅至深并逐渐变成黑色.晶体的形貌完整,粒度均一.用电子显微镜对晶体微观形貌进行了分析,发现随着添加剂含量的变化,晶体的缺陷也相应地发生了变化.     

添加物对立方氮化硼(cBN)合成及其特性的影响

立方氮化硼（cBN）是在碱金属、碱土金属及它们的氮化物、硼化物、硼氮化物等触媒参与，在高压高温条件下由六方氮化硼（hBN）转变而成的。文章就一些添加物，例如，Si、B2O3、AIN、VB族等价杂质、wBN、尿素、水等对hBN转变为cBN所产生的影响做一简要综述。     

大颗粒立方氮化硼单晶合成

文章了讨论近年来大颗粒立方氮化硼(cBN)单晶的合成技术,指出了高温高压法制备大颗粒立方氮化硼(cBN)研究现状及存在的问题,并在此基础上指出了大颗粒cBN单晶制备技术的发展方向。     

在不同触媒-hBN体系中cBN的合成

在高压高温下触媒是使hBN向cBN转变所不可或缺的材料。从已经知道的信息得知，众多的研究者经过不断探索，已用碱金属、碱土金属，如镬、锂及其氮化物Li3N、Mg3N2和Ca3N2等都合成得到了cBN，并研究了它们的转化过程的影响。由于这方面所涉及的技术信息比较丰富。因此文章仅就其中一些具有代表性、典性的结果做了简要综述。     

cBN-TiN-Al合成PCBN复合片及其性能研究

将立方氮化硼微粉和TiN、Al微粉按一定的质量比进行混料,在高温和超高压条件下合成聚晶立方氮化硼(PCBN)复合片,对复合片进行了物相分析、硬度测试以及表面显微结构分析,同时分析了切削淬火钢时cBN含量对PCBN刀具磨损的影响,研究了PCBN刀具切削时的磨损机理。烧结后PCBN复合层中的物相由除了cBN、TiN添加相以外,还出现了新相AlN和TiB_2,说明添加粘接剂与cBN发生反应,并且Al已完全反应,说明复合层中的cBN颗粒通过反应生成新物相,并被粘接剂固结。当cBN含量为80 wt%时,复合片的维氏硬度达到了4512 HV。PCBN后刀面的磨损成一个规则倒三角形,刀具的失效主要是粘结磨损和氧化磨损共同作用的结果。     

高压高温下纤锌矿型氮化硼(wBN)的合成及其结构的转变

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.文章就静态高压高温条件下wBN的合成问题、高压下wBN转变为类石墨型氮化硼的规律性及其机制、高压高温下对wBN向cBN的转变以及Si3N4在该转变过程中对cBN颗粒生长的影响等进行叙述.     

烧结温度对合成PCBN复合片性能的影响

将立方氮化硼微粉和Ti、AlN微粉按一定的质量比进行混料,在高温和超高压条件下合成聚晶立方氮化硼(PCBN)复合片,利用X射线衍射和扫描电子显微镜对试样的物相组成和显微结构进行分析,研究了烧结温度对PCBN的力学性能、显微结构以及切削性能的影响。研究表明:在超高压5.5 GPa,高温1400～1550℃之间,PCBN复合片中的物相由BN、AlN、TiN、TiB2和W组成;PCBN中的cBN颗粒通过反应生成的物相彼此连接;PCBN的力学性能和切削性能随烧结温度的升高增强。     

大气等离子喷涂CuAl/hBN涂层的高温磨损性能

利用大气等离子喷涂工艺制备了铝-六方氮化硼(Al/hBN)和铜铝-六方氮化硼(CuAl/hBN)可磨耗封严涂层,表征了两种涂层的形貌、物相、硬度、结合强度、h BN烧损及450°C下的磨损性能。结果表明,相较于Al/hBN涂层,CuAl/hBN涂层的h BN烧损比例降低了20.2%,h BN相与孔隙更加细小及分布均匀,洛氏硬度小幅度升高且在不同部位上的差异更小,结合强度虽降低了2.67 MPa,但仍符合工程应用标准。在高温磨损试验中,CuAl/hBN涂层的质量损失不到Al/h BN的1/10,Al/hBN涂层的磨损机制以黏着磨损为主,而CuAl/hBN涂层以磨粒磨损为主,同时伴有少量的氧化磨损。CuAl/hBN涂层的摩擦副质量略有减小,其表面粘附的涂层极少;Al/hBN涂层的摩擦副则因涂层转移而导致质量增加。在Al/hBN可磨耗封严涂层中添加枝晶Cu能够明显抑制喷涂过程中非金属相的烧损,令非金属相的含量及分布得到明显改善,从而提高涂层的硬度及耐磨耗性能,以及与对磨部件的摩擦相容性。     

立方氮化硼(cBN)特性综述

氮化硼是由氮原子和硼原子所构成的晶体，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（rBN）、立方氮化硼（cBN）和纤锌型氮化硼（wBN）。文章对cBN的晶体结构、物理机械特性、光学性质、电学性质、热学性质、化学性质以及cBN晶体中杂质物相与hBN中B2O3含量的关系等做了简要的综述性描述，以便我们对cBN的基本特性有一个初步的了解。     

氯离子在氮化硼微晶合成中的影响

氯离子对于水热法制备出氮化硼微晶具有非常明显的影响.利用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外吸收(FTIR)、透射电镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)的测试结果不但确定了产物的物相组成、形貌和表面特征,而且证明了氯离子的存在有利于立方氮化硼的生成和结晶完整性的改善.     

细颗粒cBN的高温高压合成研究

在高温高压条件下(压力为4.5~5.0GPa,温度为1300℃~1500℃)采用锂基多元触媒合成出了粒度较为均一、晶形完整的细颗粒cBN。实验发现,在触媒体系确定的条件下,合成细颗粒cBN的关键在于温度压力区间以及合成时间的控制,高压低温及较短的合成时间有利于细颗粒cBN的合成。     

pH值对微波水热合成BiVO4微晶形貌及光学性能的影响

以NH4VO3和Bi(NO3)3 5H2O为起始原料,在无模板剂的条件下,采用微波水热法可控制备BiVO4微晶。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和紫外–可见吸收光谱研究了合成溶液的pH值对微波水热合成BiVO4微晶的物相、形貌和光学性能的影响。结果表明:在微波水热条件下,pH值为0.1～10.0,温度为160℃时反应1h,均可制备出单斜相BiVO4微晶,并且随着pH值的增加,产物形貌由片状向棒状转变。pH值越接近中性,(040)晶面衍射峰强度越强,吸收边界越向低波长范围偏移,禁带宽度随之增大。     

溶剂热制备氮化硼

低温低压下,通过溶剂热方法分别采用两种不同的硼源合成了六方氮化硼纳米微晶。经X射线粉末衍射(XRD)、红外吸收光谱(FTIR)以及选区电子衍射(SAED)方法分析了纳米微晶的结构与组成,通过透射电子显微镜(TEM)观测了BN微晶的粒度和微观形貌,利用光致光谱(PL)测试了样品的光学性能。研究表明,采用溴化硼作硼源主要获得针状纳米晶体,而采用硼粉作硼源在同样实验条件下可以制备出针状、片状、类似管状和粒子等多种形貌的晶体。     

高温高压合成可电火花加工的立方氮化硼烧结体

通过高温高压合成了无硬质合金衬底的立方氮化硼聚晶(PcBN)。该cBN聚晶厚度1~5mm,具有导电性、可以被电火花切割。与传统立方氮化硼复合片(带有硬质合金衬底)进行对比,该立方氮化硼聚晶无中间钴的过渡层、具有比传统复合片长10%~20%的切削寿命。     

优质毫米级粗颗粒金刚石单晶的高温高压合成

粗颗粒工业金刚石的合成与普通工业金刚石相比,需要较长的生长时间,而且其合成条件相对于普通工业金刚石单晶更为苛刻.文章总结了在具有高精密化控制系统的国产SPD 6×1670T型六面顶压机上进行的优质粗颗粒金刚石单晶的合成研究.在粉末触媒合成金刚石工艺的基础上,提高了压力和温度控制系统的精密化程度,引入了旁热式组装,改良了合成工艺,通过精密地控制金刚石的成核量与生长速度,以及采用最佳粒度的触媒,在高温高压条件下(～5.4GPa,～1360℃)成功合成出尺寸达到1.0mm的(18目)粗颗粒金刚石单晶,并分析了晶体的形貌和表面特征.     

纳米复相结构陶瓷的原位反应合成

简要介绍了原位反应合成纳米复相陶瓷的原理及其可行性，认为此方法是制备纳米复相结构陶瓷的有效方法. 同时讨论了氮化硼(h-BN)复相陶瓷的特点及其性能改善的关键因素，认为采用传统方法难以获得高性能的BN复相陶瓷. 提出了一系列原位化学反应，并采用热压或无压烧结获得了细小而均匀分散的非氧化物?氮化硼(Nobn)复相陶瓷，纳米级的BN片晶主要分布在基体晶粒的晶界处，当BN体积含量适当时即可获得一种全新的部分弱晶界陶瓷复合材料(PWICs)，这种材料具有很好的综合力学性能.     

通用公司合成氮化硼及最新进展

正1957年2月12日,美国通用电气公司宣布合成了立方氮化硼cBN(Cubic Boron Nitride)。研究人员R.H.Wentorf采用超高压技术合成出的立方氮化硼,其硬度仅次于金刚石而远远高于其它材料。立方氮化硼不但具有很高的硬度,而且还有很好的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     

高温高压下Fe-Ni-C系合成金刚石单晶的机理研究(上)

从三个方面综合介绍了本课题组近几年来采用Fe-Ni-C系在高温高压下合成优质金刚石单晶的研究成果:1)采用单质金属铁、镍粉和石墨粉以及粉末冶金方法制备出新型铁基触媒,利用六面顶压机合成了高品位的金刚石单晶;2)采用现代分析测试方法对金刚石单晶外的金属包覆膜物相结构进行了系统表征和分析;3)基于固体与分子经验电子理论(EET理论)和托马斯-费米-狄拉克-程开甲理论(TFDC理论)对金刚石合成过程中相关物相(金刚石、石墨、Fe3C((Fe,Ni)3C)和γ-(Fe,Ni)等)的价电子结构进行了计算和论证。实验分析与理论研究结果表明,单质金属粉辅以粉末冶金方法同样可以实现高品位金刚石单晶的合成;金属包覆膜中存在大量的Fe3C、(Fe,Ni)3C类型的金属碳化物和γ-(Fe,Ni)型金属中间相,且γ-(Fe,Ni)与金属碳化物的对应晶面之间存在相互平行的位向关系;金刚石与石墨主要晶面间的平均共价电子密度在一级近似条件下均不连续,而Fe3C与金刚石或Fe3C与γ-(Fe,Ni)之间存在界面电子密度连续性,因此证明Fe3C/金刚石界面能够满足金刚石生长的边界条件。研究结果表明,金刚石单晶生长的碳源并非直接来源于石墨,而来源于在金属中间相的催化作用下,由金属碳化物过渡相中脱溶出的、具有类SP3杂化态的C-C原子团,因此从实验和理论上进一步支持了金刚石合成的"溶剂-催化"理论。     

铁基触媒中铁含量对合成金刚石形貌及氮含量的影响(英文)

利用3种铁基粉末触媒,在国产六面顶压机上进行了金刚石单晶的合成实验,研究了高压高温条件下,铁基粉末触媒随铁含量的改变,石墨碳–铁基触媒体系合成金刚石条件的变化规律以及金刚石单晶的形貌,并利用红外光谱对金刚石中的含氮量进行了检测。结果表明:随着铁基粉末触媒中铁含量的增加,合成金刚石的压力和温度逐渐升高,金刚石生长的"V形区"上移,晶体的透明度变差,所合成晶体的含氮量逐渐减少。