高性能氮化硼材料的发展与应用
来源: 聚展网
2023-12-06 16:47:33
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分类:
粉体工业资讯
氮化硼作为一种性能优异且有很大发展潜力的新型陶瓷材料,共包括五种异构体,分别为六方氮化硼(h- BN)、立方氮化硼(c-BN)、纤锌矿氮化硼(w- BN)、菱方氮化硼(r-BN)和斜方氮化硼(o-BN)。
热性能:氮化硼制品可以在1000℃左右的氧化气氛中和近3000℃的惰性气氛中使用。这是一种比莫来石、氧化铝和碳化硅耐火度高的耐火材料。同时耐热冲击性大,在1500℃的急冷急热环境下也不会产生破裂。化学稳定性:同绝大多数金属如溶液铁、铝、铜、硅、砷化钾、黄铜和冰晶石等均不起作用,矿渣玻璃亦是如此,因此氮化硼材料制成的容器可以作为上述物质的器皿。电性能:由于BN制品介电常数和介电损失都小,可以广泛地用于高频范围和低频范围内。它的介电强度是氧化铝的4.5倍,介电常数是氧化铝的二分之一,电性能同石墨相差很大,同氧化物陶瓷一样在高温下无导电性,是一种可以在较大温度范围内使用的电绝缘材料。机械加工性能:h-BN硬度较低,可在车床、铣床等加工设备上加工;也可加工成薄片和螺旋体及各种形状复杂的零件。BN的机械强度低,虽在室温下比石墨优越,但较氧化物陶瓷脆性高。润滑性:h-BN粉末为六方晶系品体,是一种白色薄片状的微细材料,同石墨类似,俗称白石墨,润滑优良。
目前对BN的研究主要集中在对其六方相(h-BN)和立方相(c-BN)上的研究。前者具有润滑性、导热性和良好的高温性能;后者在常温常压下也处于热力学平衡稳定态。h-BN的主要应用领域还是作为合成立方氮化硼的原料。六方氮化硼是一种耐高温、耐腐蚀、高导热率、高绝缘性以及润滑性能优良的材料,目前的情况来看简化工艺、降低生产成本、提高元件的使用寿命是这类材料目前比较活跃的研究方向。主要应用:熔炼蒸发金属的坩埚、舟皿、液态金属输送管、火箭喷口、大功率器件底座等,还可做各种材料添加剂。用作磨具材料。小颗粒的cBN单晶可以用作磨具材料。cBN磨具是借助于结合剂的作用将cBN磨粒粘结成具有一定几何形状的制品作为一种超硬材料磨具。用作刀具材料。PcBN克服了cBN单晶易解理和各向异性等不足,主要用于制作刀具材料。PcBN刀具特别适合于高速切削加工,也可以高精密切削,已广泛应用于数控机床,适合高硬度材料的切削加工。
随着科技的不断进步和应用需求的不断增加,氮化硼在未来的发展前景广阔。以下是一些可能的发展趋势:提高制备效率:提高制备效率是氮化硼实现规模化生产的途径之一,开发更高效、更经济的制备方法,是其发展的目标。目前,氮化硼的制备效率较低,需要较高的温度和压力条件,制备周期较长。未来的研究方向之一是开发更高效、更经济的制备方法,以提高氮化硼的制备效率。发展新型材料:除了常规的氮化硼材料外,如二维氮化硼、多孔氮化硼等新型材料将会得到重视,这些新型材料具有独特的结构和性能,有望应用于更广泛的领域。拓展应用领域:氮化硼在电子学、光电子学、材料科学等领域已经得到广泛应用,其优异的性能在未来还可以拓展更多的应用领域,如生物医学、环境保护等领域。提高性能和稳定性:可通过控制晶体结构和纯度等手段,提高氮化硼的机械性能及化学性能,以满足日后更高的应用需求。需要注意的是,氮化硼的发展还面临一些挑战和难题,如大规模制备、可持续性和成本效益等方面的问题。因此,需要进一步加强研究和开发,以推动氮化硼的实际应用与发展。
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CERADIR先进陶瓷在线:氮化硼陶瓷材料的发展与应用学迹备忘录:氮化硼(BN)在材料科学中的重要作用与应用前景注:图片非商业用途,存在侵权告知删除!进粉体产业交流群请加中国粉体网编辑部微信:
据统计,先进陶瓷产业每年以8%左右的增长速度高速发展,全球先进陶瓷产业已达到数万亿级的市场规模,我国已成为全球最大的先进陶瓷消费市场,而我国陶瓷企业市场份额却仅占全球10%~15%。无论是中国市场还是国际市场对先进陶瓷粉体与产品需求将持续强劲,中国先进陶瓷企业仍然具有很多发展机会和潜力,国产替代已将成为产业链的必然发展趋势。
随着技术进步,陶瓷滤波器、高温结构陶瓷、生物陶瓷、陶瓷膜等一系列先进陶瓷的研究成果和新产品不断涌现,并呈现出良好的产业化应用前景;5G、新能源汽车、半导体等新兴市场的崛起又带来了崭新的应用方向。可以看见,先进陶瓷材料在新兴产业和传统产业改造中发挥越来越大的作用,各种功能的不断发掘与应用领域的多元化将使得先进陶瓷作为现代工业基础支撑材料的地位日益显著。
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