氮化硼的性质及应用研究现状

氮化硼的性质及应用研究现状

聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具及存在的问题

聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具及存在的问题 作者：admin 发表时间：2011-12-23 11:17:49 点击：132 CBN颗粒的大小不但对PCBN刀具的切削表面质量有影响，而且对PCBN烧结时粘结剂的烧结能力起到一定的作用。一般来说，CBN颗粒度越小，PCBN刀具切削表面质量越好，刀具抗冲击能力和耐磨性越好，因此，在加工淬硬钢并且要求高的表面质量（即实现PCBN刀具的“以车代磨”）时，PCBN刀具所采用中的CBN颗粒应取较小值。但另一方面，由于PCBN刀片的烧结是通过“毛细现象”即各种粘结剂元素渗透到CBN颗粒之间实现的，如果CBN颗粒太小，CBN颗粒间的间隙就会减小，从而使得粘结剂元素的渗透量减小。因此，烧结时CBN颗粒又应选得大一些。综合考虑以上两种因素，CBN烧结时应多选择混合粒度，并根据所选粘结剂粘结能力的不同而确定不同的粒度范围。 （3）CBN晶粒含量 PCBN刀具中的CBN晶粒含量对PCBN刀具的硬度、导热性有较大的影响。CBN含量越高，刀具的硬度越高，导热性越好。高含量PCBN刀具（一般CBN含量为80%～90%）是以CBN之间的直接结合为主，具有高硬度和高导热性。这类PCBN刀具适合加工高硬度合金和组织中含有高硬质点的材料，如冷硬铸铁、耐热合金等。目前此类刀具刀片主要有GE公司的BZN6000，Element Six公司的AMB90，住友电工公司的BN100、BN600等。低含量PCBN刀片多为陶瓷粘结剂，耐热性好，易于加工淬硬钢（合金钢、轴承钢、模具钢、碳钢等），利用切削区内热滞留高温形成的金属软化效应进行切削。GE公司的BZN8100、BZN8200，Element Six公司的DBC50，住友电工公司的NB300、NB220以及山高公司的CBN10、CBN100、CBN150等均属于此类。 （4）粘结剂 CBN烧结所需的粘结剂：①物理化学性能越接近CBN越好，这样不会过多的削弱烧结后PCBN刀具的切削性能；②易于达到熔点温度或在此温度下具有较好的塑性；③相对于CBN具有足够的化学活性，具有使六方氮化硼（HBN）向CBN转化的催化性。 目前，常用到的粘结剂按其物理化学性质可分为金属粘结剂（如Ni、Co、Ti、Ti-Al 等）和陶瓷粘结剂（如TiN、TiC、TiCN、Al2O3等）；按作用可分为催化剂（如Al、AlN、AlB2、Si等）和溶解剂（如Ti、Ni、Co、TiN、TiC、TiCN等）。粘结剂种类和含量都对PCBN刀片的性能有不同的影响。碳化物、氮化物、碳氮化物可以提高PCBN刀片的抗化学磨损能力和抗冲击能力，但含量过高会降低刀具硬度，使刀具寿命缩短；钴是最常用的粘结剂，可以提高CBN烧结时的烧结度；Ti陶瓷粘结剂可以提高PCBN刀片的韧性；铝及铝的化合物可与CBN颗粒及其它粘结剂发生反应，使CBN颗粒粘结得更加牢固，提高刀具耐磨性；Si和Al、AlN、AlB2的混合物是HBN向CBN转化的有效催化剂，在陶瓷粘结剂里加入少量的Al、Si还可以增强CBN间的粘结，形成连续的陶瓷相；以铝化镍作为粘结剂的PCBN复合片导电性好，适于采用低成本电火花进行切割。

模具氮化十种缺陷分析

模具氮化十种缺陷分析 一．氮化机理在500?~650 ?2NH3 2「N」+3H2分解后的活性氮原子被钢件表面吸收，并向金属内部扩散，首先溶解在a-Fe 中形成固溶体，饱和后逐渐形成氮化物层HV1000。 氮化层特性：1.高硬度/高耐磨/抗疲劳/抗粘结/抗腐蚀/抗擦伤/畸变小。 2.氮化不仅可以消除模具张（拉伸）应力，而且赋予模具压缩应力。从这方面讲，氮化优于去应力退火，去应力退火只是消除模具张应力。 二．模具氮化十种缺陷分析 1．渗氮层硬度过低 原因：成份不对或混料等导致渗氮模具表层含氮量不足；钢件未经调质处理，未获得回火索氏体组织，或虽经调质处理，但基体组织硬度过低，渗氮层如附在薄冰上；工件不干净；使用新渗氮罐或旧罐久未退氮；氮化炉密封不严而漏气。 返修：返修时用汽油或酒精清理干净渗氮表面，在520 ?~530 ?补渗7-10H，NH3分解率控制在20-25% 2．渗层浅 原因：加热不均；工件表面有油污，锈迹和氧化物；装炉过密；强渗期NH3分解率不稳定；扩散期期不稳定。 对策：NH3分解率控制在20-40% 3．渗层硬度不均匀，有软点。 原因：材料有严重偏析；调质温度高；工件表面脱碳和污染；氮化

炉加热器分布不合理。 4．模具崎变 原因：模具设计不合理；模具存在较大组织应力和加工应力；温度不均匀，升温过快，模具出炉冷却速度过快；装挂不合理；氮化层比容较大，产生组织应力与渗氮层厚度成正比。 对策：升温速度50-70?/H，出炉温度〈200 ?，易产生畸变的工件最好用辉光离子氮化。 5．氮化层耐蚀性差 原因：当氮化层有一层致密的，化学稳定性高的ε相层（0.015-0.060MM）时,模具有良好的搞蚀性. ε相层含氮量在6.1-8.5%为宜. 6.氮化模具表面氧化 原因:炉内负压;出炉温度高. 7.模具表面腐蚀 原因:模具长期在潮湿,碱性,酸性环境中服役. 8.渗氮层脆性大,起泡剥落有裂纹. 原因:组织缺陷;模具设计不当,有较多尖角锐边和表面积过大,活性氮原子从多方面同时渗入,氮浓度高形成ξ脆性相.渗氮介质活性太强,表面吸收大于扩散,表面含氮量超过11%形成脆性相;NH3含水量大,分解率过高,强渗温度高,时间长; 9.鱼骨状氮化物 原因:NH3含水超标;原材料大块铁素体未消除.

氮化硼复合材料研究进展_高世涛

第32卷第5期硅酸盐通报 Vol．32No．52013年5月 BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY May ，2013 氮化硼复合材料研究进展 高世涛，张长瑞，刘荣军，曹英斌，王思青 （国防科学技术大学新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室，长沙410073） 摘要：本文从氮化硼复合材料的优异性能出发，介绍了近年来氮化硼复合材料的研究进展和应用，综述了几种制备氮化硼复合材料的工艺路线，并就氮化硼复合材料目前制备工艺存在的问题和应用前景进行了展望。关键词：氮化硼；复合材料；制备工艺中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1001- 1625（2013）05-0872-06Research Progress of Boron Nitride Composites GAO Shi-tao ，ZHANG Chang-rui ，LIU Rong-jun ，CAO Ying-bin ，WANG Si-qing （Science and Technology on Advanced Ceramic Fibers and Composites Key Laboratory ， National University of Defense Technology ，Changsha 410073，China ） 基金项目：国家自然科学基金资助项目（51102282）；湖南省高校科技创新团队支持计划；陶瓷纤维与复合材料国防科技大学创新群体资 助；航空科学基金（2012ZF88006） 作者简介：高世涛（1988-），男，硕士研究生．主要从事陶瓷基复合材料的研究．通讯作者：张长瑞．E- mail ：crzhang@nudt．cn Abstract ：Based on the excellent properties of boron nitride composites ，this paper reviews the new progress and application of biron nitride composites ，and several synthesis methods of boron nitride composites are illustrated．In addition ，the existing problems and the development for the methods are discussed． Key words ：boron Nitride ；composites ；synthesis methods 1引言 BN 是一种人工合成的非氧化物陶瓷材料，它和C2是等电子体，因此和碳单质具有相似的晶体结构，常 见的BN 有类似于石墨的六方晶型（h-BN ）和类似于金刚石的立方晶型（c-BN ）［1］。BN 具有耐高温、抗热振、抗氧化、高热导率、高电阻率、高介电性能、自润滑、低密度、良好的加工性、耐化学腐蚀、与多种金属不浸润等 优良的物理和化学特性［2］ 。将BN 引入复合材料中不仅可以充分发挥BN 陶瓷的优势，同时可以弥补单相BN 陶瓷材料机械性能偏低，抗雨蚀性差，难以制成大形状构件等不足，得到具有优异综合性能的复合材料，在热防护材料、高温透波材料、高性能航空摩擦材料、抗氧化涂层材料等领域［3-6］ 具有广泛的应用前景，是近 年来复合材料研究的热点之一。 2BN 复合材料的制备工艺 根据复合材料不同的设计组成、结构与性能参数等因素，需要采用不同的制备复合材料的方法。目前制 备BN 复合材料常用的方法有高温烧结工艺、气相沉积渗透工艺、溶液浸涂工艺和先驱体浸渍裂解工艺。

六方氮化硼陶瓷材料的性质和用途

六方氮化硼（HBN）陶瓷的性质和用途 六方氮化硼是使用最普遍的氮化硼形态，为松散、润滑、易潮湿的白色粉末，真密度 2.29g/cm 3.，和石墨的晶体结构比较相近，为类似石墨的层状结构。 机械性能上，HBN是一种软性材料，莫氏硬度2，机械强度低但比石墨高。由于BN晶体的 类石墨层状结构，由片状晶体热压成型的致密HBN瓷体具有一定程度的定向排列，这种微 观组织使HBN制品的某些性能具有较明显的各向异性特性。热压HBN的机械性能在平行 于受压方向的强度比垂直于受压方向的强度大（见表1）。 表 1 HBN陶瓷的机械强度及其与石墨和Al2O3的对比 HBN 石墨Al2O3 平行方向垂直方向 抗压强度/MPa 315 238 35~80 1200~1900 抗弯强度/MPa 60~80 40~50 15~25 220~350 六方氮化硼热膨胀系数低，热导率高，所以抗热震性优良，在1200~20℃循环数百次也不破坏。无明显熔点，在0.1MPa氮气中于3000℃升华。在氮气气氛中最高使用温度2800℃， 在氧气气氛中的稳定性较差，使用温度900℃以下。表2为HBN和几种低热膨胀系数陶瓷 性能的比较。从表中可以看出，HBN的热膨胀系数相当于石英，但其热导率却为石英的10倍。 表2 HBN和其它材料的热性能 HBN BeO Al2O3滑石瓷ZrO2石英玻璃氟树脂 最高使用温度/℃900（氧气） 2800（氮气） 2000 1750 1100 2000 130 25 热导率[(w/m.k)] 25.1 255.4 25.1 2.51 2.09 1.67~4.19

六方氮化硼是热的良导体，又是典型的电绝缘体。常温电导率可达1016~1018Ω. cm ，即使在 1000℃，电阻率仍有1014~106Ω. cm 。HBN 的介电常数3~5。，介电损耗为（2~8）×10-4，击穿强度为Al 2O 3的两倍，达30~40kV/mm 。 HBN 有优良的化学稳定性。对大多数金属熔体，如钢、不锈钢、Al 、Fe 、Ge 、Bi 、Cu 、Sb 、Sn 、In 、Cd 、Ni 、Zn 等既不润湿又不发生作用。因此，可用作高温热电偶保护套，熔化金属的坩埚、器皿、输送液体金属的管道，泵零件、铸钢的模具以及高温电绝缘材料等。 六方氮化硼（HBN ）具有较高的热导率、低的介电常数和介电损耗、可靠的电绝缘性能、低的热膨胀系数、良好的抗热震性能、优异的加工性能、对大多数金属不浸润、质轻、透微波和红外线、非常高的耐热性等优异性能，是一种重要的宇航材料，在运载火箭、飞船、导弹、卫星等飞行器无线电系统中得到了广泛应用。 热膨胀系数/10-6℃-1 0.7（⊥） 7.5（∥） 7.8 8.6 8.7 10.0 6.5

氮化硼

氮化硼 中文名称:氮化硼(BN) 英文名称:boron nitride 熔点:2967℃ 密度:2.18g/cm3 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（HB N)、菱方氮化硼（RBN）、立方氮化硼(CBN)和纤锌矿氮化硼(W BN)。 外观与性状:润滑,易吸潮.氮化硼是白色、难溶、耐高温的物质。将B2O3与NH4Cl共熔，或将单质硼在NH3中燃烧均可制得BN。通常制得的氮化硼是石墨型结构，俗称为白色石墨。另一种是金刚石型，和石墨转变为金刚石的原理类似，石墨型氮化硼在高温（1800℃）、高压（800Mpa）下可转变为金刚型氮化硼。这种氮化硼中B－N键长（156pm）与金刚石在C－C键长（154pm）相似，密度也和金刚石相近，它的硬度和金刚石不相上下，而耐热性比金刚石好，是新型耐高温的超硬材料，用于制作钻头、磨具和切割工具。 氮化硼耐腐蚀，电绝缘性很好，比电阻大于10-6 Ω．cm；压缩强度为170MPa；在c轴方向上的热膨胀系数为41×10-6/℃而在d轴方向上为－2．3×10-6 ；在氧化气氛下最高使用温度为900℃，而在非活性还原气氛下可达2800℃，但在常温下润滑

性能较差，故常与氟化石墨、石墨与二硫化钼混合用作高温润滑剂，将氮化硼粉末分散在油中或水中可以作为拉丝或压制成形的润滑剂，也可用作高温炉滑动零件的润滑剂，氮化硼的烧结体可用作具有自润滑性能的轴承、滑动零件的材料。 氮化硼产品简介英文名Boron Nitride 分子式BN 分子量24.81（按1979年国际原子量）质量标准企业标准（QJ /YH02·08-89）氮化硼是由氮原子和硼原子构成的晶体，该晶体结构分为六方氮化硼（HBN）、密排六方氮化硼（WBN）和立方氮化硼，其中六方氮化硼的晶体结构具有类似的石墨层状结构，呈现松散、润滑、易吸潮、质轻等性状的白色粉末，所以又称“白色石墨”。理论密度2.27g/cm3，比重2.43，莫氏硬度为2。六方氮化硼是具有良好的电绝缘性，导热性，化学稳定性；无明显熔点，在0.1MPA氮气中3000℃升华，在惰性气体中熔点3000℃，在中性还原气氛中，耐热到2000℃，在氮气和氩中使用温度可达2800℃，在氧气气氛中稳定性较差，使用温度1000℃以下。六方氮化硼的膨胀系数相当于石英，但导热率却为石英的十倍。 六方氮化硼不溶冷水，水煮沸时水解非常缓慢并产生少量的硼酸和氮；与弱酸和强碱在室温下均不反应，微溶于热酸，用溶融的氢氧化钠，氢氧化钾处理才能分解。氮化硼的技术指标1、规格99 ，ＢＮ≥99%B2O3≤0.5%粒度D50(um)≤2.0 2、规格9 8 ，B N≥98% B2O3≤0.5%粒度D50(um)≤2.0 氮化硼的各项性能参数1、高耐热性3000℃升华，其强度1800℃为室温的2

氮化硼-环氧树脂导热复合材料的制备与性能研究

河北工业大学硕士学位论文 目录 第一章绪论 (1) 1.1引言 (1) 1.2热传导机理 (2) 1.3导热高分子材料研究进展 (3) 1.3.1 本征型导热高分子材料 (3) 1.3.2 填充型导热高分子材料 (4) 1.3.2.1 导热塑料 (4) 1.3.2.2 导热橡胶 (8) 1.3.2.3 导热胶黏剂 (9) 1.4六方氮化硼概述 (10) 1.5本课题研究目的及主要内容 (11) 第二章有机硅烷修饰氮化硼及其环氧树脂复合材料的制备与性能研究 (13) 2.1引言 (13) 2.2实验部分 (14) 2.2.1 实验原料 (14) 2.2.2 实验仪器与设备 (14) 2.2.3 氮化硼的表面处理 (15) 2.2.4 复合材料的制备 (16) 2.2.5 表征测试 (17) 2.3结果与讨论 (18) 2.3.1 BN表面改性 (18) 2.3.2 环氧树脂的固化行为分析 (23) 2.3.3 复合材料的导热性能 (24) 2.3.4 复合材料的微观形貌 (25) 2.3.5 复合材料的热稳定性 (27) 2.3.6 复合材料的动态机械性能 (28) 2.3.7 复合材料的力学性能 (30) 2.3.8 复合材料的绝缘性能 (31) 2.4本章小结 (32) 第三章聚(环三磷腈-co-双酚A)改性氮化硼/环氧树脂复合材料的制备与性能研究 (35) V

氮化硼/环氧树脂导热复合材料的制备与性能研究 3.1引言 (35) 3.2实验部分 (35) 3.2.1 实验原料 (35) 3.2.2 实验仪器与设备 (36) 3.2.3 氮化硼的表面修饰 (36) 3.2.4 复合材料的制备 (37) 3.2.5 表征测试 (37) 3.3结果与讨论 (37) 3.3.1 HBBN的合成及表征 (37) 3.3.2 复合材料的导热性能 (41) 3.3.3 复合材料的绝缘性能 (45) 3.3.4 复合材料的热稳定性能 (45) 3.3.5 复合材料的阻燃性能 (48) 3.4本章小结 (51) 第四章结论 (53) 参考文献 (55) 攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果 (63) 致谢 (65) VI

六方氮化硼微片详细性能参数

六方氮化硼微片性能参数 六方氮化硼微片性能参数，大部人可能都不大了解。那什么是氮化硼？氮化硼是由氮原子和硼原子所构成的晶体（BN）,其化学组成为43.6%的硼和56.4%的氮。氮化硼按晶型分，氮化硼被分为六方氮化硼、立方氮化硼、菱方氮化硼和纤锌矿氮化硼。下面就由先丰纳米简单的介绍六方氮化硼微片性能参数。 六方氮化硼性能参数： 1、高耐热性：3000℃升华，其强度1800℃为室温的2倍，1500℃空冷至室温数十次不破裂，在惰性气体中2800℃不软化。 2、高导热系数：热压制品为33W/M.K和纯铁一样，在530℃以上是陶瓷材料中导热最大的材料。 3、低热膨胀系数：2×10-6的膨胀系数仅次于石英玻璃，是陶瓷中最小的，加上其具有高导热性，所以抗热震性能很好。 4、优良的电性能：高温绝缘性好，25℃为1014Ω-cm,2000℃还可以达到103Ω-cm,是陶瓷中的高温绝缘材料，介电常数为4，可透微波和红外线。 5、良好的耐腐蚀性：与一般金属（铁、铜、铝、铅等）、贵重金属，半导体材料（锗、硅、砷化钾），玻璃，熔盐（水晶石、氟化物、炉渣）、无机酸、碱不反应。 6、低的摩擦系数：U为0.16，高温下不增大，比二硫化钼，石墨耐高温，氧化气氛可用到900℃，真空下可用到2000℃。 7、高纯度含硼高：其杂质含量小于10PPM，而含硼大于43.6%。

8、可机械加工性：其硬度为莫氏2，所以可用一般机械加工方法加工成精度很高的 零部件制品。 如果想要了解关于更多的六方氮化硼内容，欢迎立即咨询先丰纳米公司。 先丰纳米是江苏先进纳米材料制造商和技术服务商，专注于石墨烯、类石墨烯、碳纳 米管、分子筛、黑磷、银纳米线等发展方向，现拥有石墨烯粉体、石墨烯浆料和石墨烯膜 完整生产线。 自2009年成立以来一直在科研和工业两个方面为客户提供完善服务。科研客户超过 一万家，工业客户超过两百家。 南京先丰纳米材料科技有限公司2009年9月注册于南京大学国家大学科技园内，现 专注于石墨烯、类石墨烯、碳纳米管、分子筛、银纳米线等发展方向，立志做先进材料及 技术提供商。 2016年公司一期投资5000万在南京江北新区浦口开发区成立“江苏先丰纳米材料科技有限公司”，建筑面积近4000平方，形成了运营、研发、中试、生产全流程先进纳米 材料制造和技术服务中心。现拥有石墨烯粉体、石墨烯浆料和石墨烯膜完整生产线，2017年年产高品质石墨烯粉末50吨，石墨烯浆料1000吨。 欢迎广大客户和各界朋友莅临我司指导！欢迎电话咨询或者登陆我们的官网进行查看。

立方氮化硼(PCBN)刀片的性能及应用

立方氮化硼(PCBN)刀片的性能及应用 聚晶立方氮化硼的特性： 1、硬度高、耐磨性好。 立方氮化硼烧结体的硬度一般在3500~4000Hv，陶瓷； 2400Hv，硬质合金1800Hv左右。高硬度带来了相当好的耐磨性，一般讲，立方氮化硼的耐磨性是涂层合金的30倍，是无涂层硬质合金的50倍，是陶瓷刀片的15~20倍。 2、热稳定性高；立方氮化硼在1370以上才开始由立方晶体向六方晶体转化；在1000C的高温下切削，其表面不会产生氧化，高温下硬度降低程度也比硬质合金和陶瓷刀片小的多，这就为高速切削创造了条件。 3、化学稳定性好： 立方氮化硼化学惰性特别大，在中性空气介质中，对酸碱都是稳定的，与碳在2000不起反应，与铁族材料在1200C~1300C时也不起反应适应于切削黑色金属材料。 4、导热性好；导热系数为 79、54w/m,k，仅次于金刚石，随温度提高，导热系数逐渐增大，有利于散热。 5、磨擦系数低： 磨擦系数为0、1~0、3系数抵使切削力小切削温度低不异常时光、不易产生粘削有利于表面质量。

6、刃磨性： 立方氮化硼刀片可反复刃磨，方便用户降低了刀具成本。 聚晶立方氮化硼的应用： 针对此特性，上海衡盾工业设备有限公司，创造性的在国内首先推出整体立方氮化硼刀片，推广到全国的硬质材料加工行业，取得了丰项的成果，积累了许多成功的使用经验。 工业泵渣浆泵生产 根据泵行业过流部件的材料特点及加工特性，在Cr15Mo3铸铁件的试切中取得了成功。采用我们的CBN刀具以后，能顺利的实现一次硬化加工，免除了退火再淬火2道工序，节约了大量的人力、电力。切削参数的大幅度提高，大大提高了生产效率。 轧辊加工国内许多大型轧辊企业已经使用超硬刀具对冷硬铸铁、淬火钢等各类轧辊进行荒车、粗车和精车，均取得了良好的效益，效率提高了2-6倍，节约加工工时和电力50%-80%。如某轧辊公司对硬度HRC65的冷硬铸铁轧辊粗车，半精车时采用我们的RNMN和SNMN的整体CBN刀片，切削速度提高了3倍，每车一根轧辊，节约电力、工时费400多元,取得了巨大得经济效益、汽车零部件加工 我公司结合国内汽车零部件生产向着高速、高效率、高精度的发展方向，适时开发出适合汽车零部件加工的刀具，目前已经在灰铁的半精、精车加工及各类材料淬火后的精加工中取得成功，极大的提高了客户的生产效率，降低生产费用。如灰铁刹车

氮化优点及常见缺陷原因分析工艺制定

离子氮化及优点，常见缺陷及原因分析，工艺制定 离子氮化是由德国人B.Berghaus于1932年发明的。该法是在0.1～10Torr （Torr = 133.3 Pa）的含氮气氛中，以炉体为阳极，被处理工件为阴极，在阴阳极间加上数百伏的直流电压，由于辉光放电现象便会产生象霓红灯一样的柔光覆盖在被处理工件的表面。此时，已离子化了的气体成分被电场加速，撞击被处理工件表面而使其加热。同时依靠溅射及离子化作用等进行氮化处理。 离子氮化法与以往的靠分解氨气或使用氰化物来进行氮化的方法截然不同，作为一种全新的氮化方法，现已被广泛应用于汽车、机械、精密仪器、挤压成型机、模具等许多领域，而且其应用范围仍在日益扩大。 离子氮化法具有以下一些优点： ①由于离子氮化法不是依靠化学反应作用，而是利用离子化了的含氮气体进行氮化处理，所以工作环境十分清洁而无需防止公害的特别设备。因而，离子氮化法也被称作二十一世纪的“绿色”氮化法。 ②由于离子氮化法利用了离子化了的气体的溅射作用，因而与以往的氮化处理相比，可显著的缩短处理时间（离子渗氮的时间仅为普通气体渗氮时间的1/3～1/5）。 ③由于离子氮化法利用辉光放电直接对工件进行加热，也无需特别的加热和保温设备，且可以获得均匀的温度分布，与间接加热方式相比加热效率可提高2倍以上，达到节能效果（能源消耗仅为气体渗氮的40～70％）。 ④由于离子氮化是在真空中进行，因而可获得无氧化的加工表面，也不会损害被处理工件的表面光洁度。而且由于是在低温下进行处理，被处理工件的变形量极小，处理后无需再行加工，极适合于成品的处理。 ⑤通过调节氮、氢及其他（如碳、氧、硫等）气氛的比例，可自由地调节

氮化硼金属纳米复合材料表面催化反应的理论研究

氮化硼金属纳米复合材料表面催化反应的理论研究近年来,随着计算机水平的和密度泛函理论电子结构计算的快速发展,采用 基于第一性原理的密度泛函理论从原子尺度理解材料的性质,设计新型功能材料已经成为一种非常重要的研究手段。随着纳米技术和表征手段的不断突破和创新,纳米材料因其独特的性质和优异的性能受到广泛的关注。低维功能材料表面催化活性的研究对于理解催化反应机理,设计新型复合催化剂具有重要的意义。而通过第一性原理的计算从原子尺度理解低维材料表面催化性质是一种非常重要的 研究手段。 我们从计算模拟的角度研究了六方氮化硼和金属复合物表面的催化活性和 反应机理。本论文共五章,主要有四个部分。第一部分也就是第一章主要介绍了理论研究方法。第二部分主要是第二章的两个工作。 主要研究了基于六方氮化硼(h-BN)单层负载的单个金属原子的CO氧化的工作。第三部分是三四章的内容,主要通过金属衬底,金属团簇调节惰性的h-BN单层或金属纳米线调制BN纳米管,改变其催化活性,实现O2活化。第四部分是与实验合作的工作,主要研究了Pd单一表面纳米晶体上O2活化。第一章主要介绍了密度泛函理论和过渡态搜索方法。 密度泛函理论主要介绍了理论框架和发展应用。密度泛函理论是从量子力学出发,以体系的密度为基础,求解基态粒子密度,进而得到体系的性质。它的主要实现方式是通过求解Kohn-Sham方程,将多相互作用的多粒子问题转化为有效的无相互作用粒子体系的问题,将体系的所有近似都集中在交换相关泛函里面。最终通过自洽迭代求解基态电荷密度,此时对应体系的能量就是基态的能量。 而过渡态搜索方法的介绍主要着重介绍了本论文所使用的同步转向方法(synchronous transit简称ST)和NEB (Nudged Elastic Band Method)方法。 这两种方法都是从反应物和产物出发,搜索过渡态的方法。第二章中,两个工作都是关于单原子催化的工作。第一个工作研究了h-BN单层负载单个Au原子的CO 氧化。 这一个工作中,我们认为Au/VB-h-BN复合结构上进行的是一种未被报道过 的三分子ER反应,O2分子直接在吸附的两个CO分子上进行活化。形成一种OCOAuOCO的中间态,同时解离出两个CO2分子,这是反应的决速步,能垒是0.47eV。

立方氮化硼(CBN)

立方氮化硼（CBN）的優點及用途 立方氮化硼CBN(Cubic Boron Nitride）是20世紀50年代首先由美國通用電氣（GE）公司利用人工方法在高溫高壓條件下合成的，其硬度僅次於金剛石而遠遠高於其它材料，因此它與金剛石統稱為超硬材料。立方氮化硼是由六方氮化硼和觸媒在高溫高壓下合成的，是繼人造金剛石問世後出現的又?種新型高新技術產品。它具有很高的硬度、熱穩定性和化學惰性，以及良好的透紅外形和較寬的禁帶寬度等優異性能，它的硬度僅次於金鋼石，但熱穩定性遠高於金鋼石，對鐵系金屬元素有較大的化學穩定性。立方氮化硼磨具的磨削性能十分優異，不僅能勝任難磨材料的加工，提高生產率，還能有效地提高工件的磨削質量。立方氮化硼的使用是對金屬加工的?大貢獻，導致磨削髮生革命性變化，是磨削技術的第二次飛躍。

立方氮化硼有單晶體和多晶燒結體兩種。單晶體是把六方氮化硼和觸媒在壓力為3000～8000兆帕、溫度為800～1900℃範圍內製得。典型的觸媒材料選自鹼金屬、鹼土金屬、錫、鉛、銻和它們的氮化物。立方氮化硼的晶形有四面體的截錐、八面體、歪晶和雙晶等。工業生產的立方氮化硼有黑色、琥珀色和表面鍍金屬的，顆粒尺寸通常在1毫米以下。它具有優於金剛石的熱穩定性和對鐵族金屬的化學惰性，用以製造的磨具，適於加工既硬又韌的材料，如高速鋼、工具鋼、模具鋼、軸承鋼、鎳和鈷基合金、冷硬鑄鐵等。用立方氮化硼磨具磨削鋼材時，大多可獲得高的磨削比和加工表面質量。 立方氮化硼CBN用途： 1.製造磨具 2.製成聚晶複合片用作刀具材料 立方氮化硼CBN特性： CBN硬度僅次於金剛石，而熱穩定性遠高於金剛石，對鐵系金屬元素有較大的化學惰性。因此，CBN加工黑色金屬材料有獨到之處，

6063挤压型材条纹缺陷产生原因分析及解决措施

6063挤压型材条纹缺陷产生原因分析及解决措施 周春荣张宏辉 （广东豪美铝业有限公司，广东，清远511540） 摘要：根据多年现场的生产经验总结，主要分析了装饰用、表面质量要求高的6063热挤压铝型材表面条纹产生的原因，并提出了解决措施。 关键词：6063铝合金；挤压；条纹 随着人们生活质量的不断提高，建筑行业的不断发展，以及出口比例的不断增加，铝合金型材的用量也越来越大。与此同时，人们对铝型材的装饰性能的要求也越来越严格。给铝加工行业提出了新的挑战，同时也刺激了中 国铝加工行业的进步和发展。下面就我们在现场的多年生产经验，单就6063铝型材的表面和氧化后条纹这一缺陷进行分析和探讨。 1.条纹的分类 按照表面处理要求，可以分为表面处理前条纹和表面处理后条纹。按条纹产生的机理分，可分为组织条纹、变形条纹、加工条纹。组织条纹主要是由铸棒质量和化学成分引起的；变形条纹也就是工作带条纹，主要由模具设计和加工缺陷引起的；加工条纹为挤压过程中产生的，与铸棒的加热温度、挤压速度等工艺密切相关。 2.产生的原因及解决措施 2．1 铸棒质量铸棒质量是产生组织条纹的主要原因，我们可以从铸锭的化学成分和铸锭质量两个方面来分析和探讨。 2.1.1 化学成分的合理控制 6063合金是Al－Mg－Si系合金的典型代表，具有良好的可挤压性能。其化学成分范围见表一： 表表一为GB/T3190-1996的化学成分，从表中我们可以看出，6063化学元素的含量范 围比较大。但在实际生产中，需要根据不同的 用途来合理配置各种元素的范围。6063合金 中Si、Mg、Fe的合理配置对型材表面质量和 力学性能有很大的关系。Mg、Si的总量和比 例至关重要，根据多年的现场经验，要得到理 想的力学性能和表面质量，按不同的用途， Mg、Si元素的总量可控制在0.85～1.0％比较 合适。确定Mg、Si的总量后，我们需从Mg/Si 的比值和过剩硅及Fe元素含量来分析确定 Mg、Si、Fe的合理分配。我们知道Mg、Si 在6063成分中主要形成Mg2Si强化相，其比 例A＝Mg的原子×2/Si的原子量＝24.81× 2/28.09＝1.73，当A＞1.73时，即Mg元素过

氮化硼

氮化硼 科技名词定义 中文名称： 氮化硼 英文名称： Boron nitride 定义： 由ⅢA族元素B和ⅤA族元素N化合而成的共价半导体材料。分子式为BN。有两种晶型，六方BN较软，称“白色石墨”，立方BN硬度高，与金刚石相当。 应用学科： 材料科学技术（一级学科）；半导体材料（二级学科）；化合物半导体材料（二级学科） 氮化硼 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)和纤锌矿氮化硼(WBN)。 管制信息 本品不受管制 名称 中文名称：氮化硼 英文别名：Boron nitride CAS号 10043-11-5 EINECS号 233-136-6 化学式 BN 相对分子质量 24.82 性状 六方晶系结晶。最常见为石墨晶格。有一种一氮化硼立方结晶的变体被认为是已知的最硬的物质。也有无定形变体。具有抗化学侵蚀性质。不被无机酸和水侵蚀。在热浓碱中硼碳键被断开。1200℃以上开始在空气中氧化。稍低于3000℃时开始升华。真空时约2700℃开始分解。微溶于热酸，不溶于冷水。相对密度2.25。熔点3000℃。 储存 密封保存。 用途 制造合金、耐高温材料。半导体。核子反应器。润滑剂。 制取 将B2O3与NH4Cl共熔，或将单质硼在NH3中燃烧均可制得BN。通常制得的氮化硼是石墨型结构，俗称为白色石墨。另一种是金刚石型，和石墨转变为金刚石的原理类似，石墨型氮化硼在高温（1800℃）、高压（800Mpa）下可转变为金刚型氮化硼。这种氮化硼中B－N键长（156pm）与金刚石在C－C键长（154pm）相似，密度也和金刚石相近，它的硬度和金刚石不相上下，而耐热性比金刚石好，是新型耐高温的超硬材

氮化硼三种合成方法的讨论

氮化硼三种合成方法的讨论 摘要:氮化硼是一种重要的化工原料,它是一种耐高温的材料,一页是一种优良的绝缘材料，在耐火材料和电子工业中已得到广泛的应用。本文从反应方向，原料价格及环保等方面对三种氮化硼合成方法进行了比较和探究。 一、引言 1、氮化硼简介 氮化硼的分子式为BN，它是由氮原子和硼原子组成的化合物。具有四种不同的结构：六方氮化硼（HBN)、菱方氮化硼（RBN）、立方氮化硼(CBN)和纤锌矿氮化硼(WBN)。氮化硼于碳是等电子体，具有抗化学侵蚀性质，不被无机酸和水侵蚀。1200℃以上开始在空气中氧化，稍低于3000℃时开始升华，真空时约2700℃开始分解。微溶于热酸，不溶于冷水，相对密度2.25，熔点3000℃。 硼，原子序数5，原子量10.811。硼为黑色或银灰色固体。晶体硼为黑色，熔点约2300℃，沸点3658℃，密度2.34克/立方厘米；硬度仅次于金刚石，较脆。 氯化硼，无色发烟液体或气体，有强烈臭味，易潮解。熔点 -107.3℃沸点：12.5℃溶解性溶于苯、二硫化碳 三氧化二硼（化学式：B2O3）又称氧化硼，是硼最主要的氧化物。它是一种白色蜡状固体，一般以无定形的状态存在，很难形成晶体，但在高强度退火后也能结晶。它是已知的最难结晶的物质之一。

二、 反应方法分析 合成氮化硼有以下三种方法： 1、 用单质B 与N 2反应： B(s) + 1/2N 2(g) = BN(s) 2、 用BCl 3与NH 3反应: BCl 3(g) + NH 3(g) = BN(s) + 3HCl(g) 3、 用B 2O 3与NH 3反应: B 2O 3 (s) + 2NH 3(g) = 2BN(s) + 3H 2O(g) a 、反应方向 查找书后附录可知： 1、 B(s)： 1()f m kJ mol H -Θ? = 0；1 ()f m G kJ mol Θ-? = 0； 11()f m S J mol K Θ--?? = 5.86； N 2(g)： 1()f m kJ mol H -Θ? = 0；1 ()f m G kJ mol Θ-? = 0； 11()f m S J mol K Θ--?? =191.50； BN(s)： 1()f m kJ mol H -Θ? = -254.39；1 ()f m G kJ mol Θ-? = -228.45； 11()f m S J mol K Θ--?? =14.81； 1()r m kJ mol H -Θ? = -254.39；11 ()r m S J mol K Θ--?? =-86.8； 该反应的标准吉布斯函数变为：

CBN立方氮化硼

立方氮化硼 立方结构的氮化硼，分子式为BN,其晶体结构(图1)类似金刚石，硬度略低于金刚石，为HV72000～98000兆帕，常用作磨料和刀具材料。1957年，美国的R.H.温托夫首先研制成立方氮化硼。 1简介编辑 立方氮化硼 cubic boron nitride 立方结构的氮化硼，分子式为BN，其晶体结构（图1）类似金刚石，硬度略低于金刚石，为HV72000～98000兆帕，常用作磨料和刀具材料。1957年，美国的R.H.温托夫首先研制成立方氮化硼。 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2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。 2分类编辑 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。 3制作方法编辑 立方氮化硼多晶烧结体的主要制法有：①用立方氮化硼微粉和少量结合剂(如钴、铝、钛和氮化钛等），在压力4000～8000兆帕、温度为1300～1900℃下烧结而成；②以立方氮化硼微粉和结合剂为一层，以硬质合金（片或粉）为一层，在上述压力、温度下把两者烧结在一起，制得带 立方氮化硼 硬质合金衬底的多晶烧结体，这种烧结体具有高的强度，同时保持立方氮化硼的原有理化性能，可制成直径达16毫米的圆片，切割加工成适当形状后，作为车刀和镗刀的刀头，适于切削淬火钢、铸铁和镍基合金等。 4最新新闻编辑

铝合金挤压型材几种常见缺陷解析

挤压铝型材表面颗粒状毛刺的形成原因与对策 在铝型材的挤压生产中，型材表面不同程度的存在一些小颗粒吸附在型材表面上，这种的缺陷，仅有轻微手感，不仔细观察或手摸较难发现。但它严重影响氧化、电泳涂漆及喷涂型材的表面美观，降低了生产效率和成品率，更是高档装饰型材的致命缺陷。因此，对其形成机理进行分析，同时在挤压生产实践中不断地观察分析，总结其成因，及时采取措施，是减少或杜绝这种缺陷的出现的有效手段。 一、颗粒吸附成因分析 1、挤压型材表面出现的颗粒状毛刺分为四种： 1)空气尘埃吸附，燃煤铝棒加热炉产生的灰尘、铝屑、油污及水份凝结成颗粒附着在热的型材表面。 2)铝棒中的杂质，如：精炼不充分遗留的金属夹杂物和非金属夹杂物。 3)时效炉内的灰尘附着。 4)铝棒中的缺陷及成分中的β相AlFeSi在高温下析出，使金属塑性降低，抗拉强度降低，产生颗粒状毛刺。 “吸附颗粒”的形成 GAGGAGAGGAFFFFAFAF

2、原因 1)铝棒质量的影响 由于高温铸造，铸造速度快，冷却强度大，造成合金中的β相AlFeSi不能及时转变为球状α相AlFeSi，由于β相AlFeSi在合金中呈现针状组织，硬度高、塑性差，抗拉强度很低，在高温挤压时不仅会诱发挤压裂纹，而且会产生颗粒状毛刺，这种毛刺不易清理，手感强烈，颗粒附近常伴随有蝌蚪状拖尾，在金相显微镜下观察，呈现灰褐色，成分中富含铁元素。 铝棒中的杂质影响，铝棒在熔铸过程中，精炼不充分，泥土、精炼剂、覆盖剂以及粉末涂料和氧化膜夹杂等混入棒中，这些物质在挤压过程中，使金属的塑性和抗拉强度显著降低，极易产生颗粒状毛刺。 棒的组织缺陷常见的有疏松、晶粒粗大、偏析、光亮晶粒等，所有这些铸棒缺陷有一个共同点，就是与铸棒基体焊合不好，造成了基体流动的不连续性，在挤压过程中，夹渣极易从基体中分离出来，通过模具的工作带时，粘附在入口 端，形成粘铝，并不断被流动的金属拉出，极易产生颗粒状 GAGGAGAGGAFFFFAFAF

模具气体氮化产生的缺陷及对策

模具气体氮化产生的缺陷及对策 目前，气体氮化已在模具生产中得到广泛应用。它可显著提高模具的表面硬度、耐磨性、抗咬合性、抗腐蚀性能和疲劳性能。一般热作模具钢（凡回火温度在550-650℃的合金工具钢）都可在淬火、回火后在低于回火温度的温度区内进行渗氮；一般碳钢和低合金钢在制作塑料模具时可以在调质后的回火温度下渗氮；一些特殊要求的冷作模具也可以在气体渗氮后再进行淬火、回火热处理。 但是由于种种原因，模具气体氮化后会出现渗氮层硬度低、渗氮层浅、渗氮层硬度不均匀、渗氮后模具表面有氧化色、渗氮层不致密、渗氮层脆性大、渗氮模具变形、模具表面出现网状和针状氮化物等缺陷，严重影响了模具使用寿命。 因此研究模具渗氮层缺陷，分析其产生的原因，探讨减少和防止气体渗氮缺陷产生的工艺措施，对提高模具的产品质量，延长模具使用寿命具有十分重要的意义。 一、模具渗氮层硬度偏低 模具渗氮层硬度偏低将会降低模具的耐磨性能，并减少模具的使用寿命。 1.模具渗氮层硬度偏低的原因 （1）模具钢成分不符，模具预先调质处理硬度过低。 （2）模具气体渗氮前未除掉其表面的油污、脱碳层和氧化皮。 （3）渗氮炉密封不良、漏气或初用新的未经渗氮的渗氮罐及工夹具。 （4）渗氮时炉温偏高或者在渗氮第一阶段的)*’分解率过高，即炉内氮气氛过低。 2.对策 （1）严格材料入库检验，化学成分应符合渗氮钢标准。 （2）在模具预先调质处理时，要适当降低淬火后的回火温度，提高模具的基体硬度。 （3）模具加工时应去除原材料脱碳层和氧化皮；模具渗氮前应除净表面油污或锈迹，或进行喷砂处理。 （4）渗氮炉要密封，漏气的渗氮罐应及时更换，新渗氮罐要进行预渗氮，炉罐和夹具使用%%!%&炉次应退氮一次。 （5）模具装炉后应缓慢加热，在渗氮第一阶段应适当加大氨流量以便适当降低氨分解率。

立方氮化硼合成

立方氮化硼的性质与应用 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4种不同的变体：六方氮化硼(HBN )、菱方氮化硼(RBN)、立方氮化硼(CBN)和纤锌矿型氮化硼(WBN)。 第一节氮化硼的结构 氮、硼原子采取不同杂化方式互相作用，可形成不同结构的氮化硼晶体。当氮、硼原子以SP2方式杂化后，由于键角为120°，成键后形成与石墨类似的平面六角网状结构分子，这种大的平面网状分子采取不同的空间堆垛方式后，又可形成不同的结构—六方氮化硼(HBN)和菱方氮化硼(RBN)。 一、六方氮化硼 六方氮化硼具有与石墨类似的结构，外观为白色，因而有时也称该种氮化硼为类石墨氮化硼或白石墨。 六方氮化硼的结构如图14-1所示，层状排列为AA'AA '…类型，晶格常数a=0.251nm，c=0.670 ±0.04 nm，密度ρ为2.25g/cm3。 六方氮化硼在空气中非常稳定，能耐2270K高温；在3270K时升华。氮化硼具有良好的绝缘性、导热性和化学稳定性，不溶于冷水，水煮沸时水解非常缓慢并产生少量的硼酸和氢。与弱酸和强碱在室温下均不反应，微溶于热酸，用熔融的氢氧化钠、氢氧化钾处理才能分解，利用这一性质，可以将立方氮化硼从六

方氮化硼中分解出来。 二、菱方氮化硼 菱方氮化硼的结构如图14-2所示，层状排列为ABCABC…类型。晶格常数a= 0.2256nm，c=0.4175nm，密度ρ为2.25g/cm3。 菱方氮化硼具有与六方氮化硼相同的性质，不能用物理方法将其分开。菱方氮化硼层间的ABCABC…排列更有利于向立方氮化硼转变，因而有人用菱面体氮化硼在冲击压缩中直接得到了立方氮化硼。