立方氮化硼高温氧化性能的研究
立方氮化硼高温氧化性能的研究
摘 要：本文研究了cBN120和cBN280两种型号立方氮化硼（cBN）颗粒的氧化动力学特性，并综合运用热重分析（TG）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等测试手段分析了cBN氧化特性与结构的关系。研究结果表明，cBN明显氧化的起始温度大约为800℃；两种cBN的氧化程度与时间都基本呈线性关系，且不同晶面和晶棱的氧化腐蚀程度明显不均匀，出现各向异性蚀刻，说明氧化反应受表面化学反应控制；cBN120和cBN280的表观氧化反应活化能分别为127.43kJ/mol和140.15kJ/mol，晶体结构不完整导致反应活化能降低。
关键词：立方氮化硼 氧化动力学 反应活化能 显微结构
一、引言
立方氮化硼具有好金刚石类似的结构，它的硬度仅次于金刚石，但热稳定性远高于金刚石，且与铁、碳没有明显的亲和力，=具有切削锋利、磨削力小、生产效率高、使用寿命长、易于整形与修锐、磨削精度高等一系列优点，成为当今磨削加工技术发展的主流[1]。
当温度高于900℃时，cBN会与氧气发生明显的氧化反应（2BN+3/2O2=B2O3+N2）[2]。cBN的高温氧化性是cBN工具制备与使用过程中必须考虑的主要问题之一。因此研究cBN的氧化动力学特性并比较氧化特性与结构的关系不仅可以理解cBN氧化机理，而且可以为提高cBN的抗氧化性、在工具制备时选择合适的cBN磨粒及工艺条件提供理论依据。
二、实验
cBN颗粒主要有棕色、黑色、琥珀色三种颜色，本文所用cBN120和cBN280单晶颗粒粒度为140/170，颜色分别为黑色和棕色。
样品在Al2O3瓷舟中干燥后置于管式炉中，在氧气气氛下进行高温处理。氧化温度分别为900℃、1000℃、1100℃、1200℃，氧化时间分别为15min、30min、45min、60min、90min。
氧化处理后用去离子水溶去反应产物B2O3，干燥后称量剩余cBN的质量以计算cBN的氧化反应量，做出氧化动力学曲线，并根据Arrhenius公式计算cBN的氧化反应活化能。
利用TG研究cBN热学特征；用XRD和SEM等方法综合分析样品的结构特性。
三、结果与讨论
3.1 X射线衍射分析
对两种样品进行X射线衍射分析，得到如图3.1所示的结果，可见cBN120与cBN280具有相同的晶体结构。
图3.1 cBN120与cBN280单晶颗粒的XRD谱
3.2 cBN的热重分析
取cBN120样品在氧气气氛中进行热重分析，其结果如图3.2所示，cBN的发生明显氧化的起始温度大约为800℃，超过800℃样品开始明显的氧化。因此本实验选取900℃、1000℃、1100℃、1200℃四个温度进行cBN高温氧化处理。
图3.2 cBN120单晶颗粒在氧气气氛中的热重曲线
3.3 cBN的氧化动力学特性
cBN120 和cBN280的氧化率与时间的关系分别如图3.3（a）和3.3（b）所示。从中可以看出两种型号cBN的氧化程度与时间基本都呈线性关系，因此推断cBN单晶高温氧化过程为表面化学反应控制过程。
（a）cBN120 （b）cBN280
图3.3 氧化率与时间的关系
用SEM观察经过1200℃氧化30min的cBN280样品，结果如图3.4所示。
图3.4 cBN280在1200℃氧化30min的SEM图像
（下转第页）
（上接第页）
从图3.4a看出cBN颗粒氧化后棱角钝化、表面变得粗糙。图3.4b和图3.4c是其中两个分别具有三角形晶面和四边形晶面颗粒的图像，可以发现四边形晶面比三角形晶面腐蚀得厉害。不同晶面和晶棱的氧化腐蚀程度明显不均匀，图3.4d是3.4c的局部放大图，可以看出cBN的氧化腐蚀呈现明显的各向异性特征。目前还没有对立方氮化硼各向异性氧化蚀刻现象的报道，然而cBN与硅具有相同的sp3相结构，关于硅的氧化特性人们进行了广泛的研究，发现根据反应条件不同，硅的氧化既可以由扩散控制也可以由表面化学反应控制。当氧化过程由扩散控制时，氧化在硅表面均匀进行，表现为各项同性氧化蚀刻，结果表面比较均匀；而当氧化过程由化学反应控制时，由于各晶面原子的结合能不同，其氧化速度也不一样，结果表现为各向异性蚀刻。因此从氧化后晶面的形状可以判断反应机理，当氧化反应为表面化学反应控制时，才会出现各向异性蚀刻现象。所以根据本实
验中SEM显微观察到的cBN单晶氧化后的各向异性蚀刻现象，我们认为cBN的高温氧化过程受表面化学反应控制造成，这也和图3.3的实验推断结果一致。对图3.3中各温度下的氧化数据进行直线拟合，其斜率即为该温度下的反应速度。
根据Arrhenius公式，反应速度与反应温度的关系符合：
其中E为反应活化能，R为气体常数，A为常数。因此计算两种型号cBN不同温度下的k值，并将lnk对1/T作图，进行线性拟合，得到如图3.6所示结果。
图3.5 lnk～1/T曲线
根据拟合直线的斜率计算出cBN120和cBN280的反应激活能分别为127.43
kJ/mol和140.15kJ/mol。其结果进一步验证cBN的氧化过程受化学反应控制。如果反应受扩散控制，则从图3.5所计算的应是扩散激活能，cBN120和cBN280的反应产物都是B2O3，而氧气通过B2O3的扩散激活能不会变化，所以两者计算出来的活化能应该相同。因此cBN的氧化过程受化学反应控制而非受扩散控制。
四、结论
（1）cBN明显氧化的起始温度大约为800℃；
（2）cBN120和cBN280的氧化程度与时间都基本呈线性关系，氧化过程表现为各向异性蚀刻，说明氧化反应受表面化学反应控制；
（3）cBN120和cBN280的表观氧化反应活化能分别为127.43kJ/mol和140.15kJ/mol，晶体结构不完整导致反应活化能降低。
参考文献：
[1] 黄发平，洪永成，江光讯.立方氮化硼砂轮在磨削加工中的应用.汽车工艺与材料， 2002.（7）：20-22.
[2] 王光祖.立方氮化硼（cBN）特性综述.超硬材料工程，2005，17（63）：41-42.
[3] 张小鸽，张俊喜，张大全等，硅及其氧化物的电化学—表面反应、结构和微加工.北京，化学工业出版社.2004：282-287
立方氮化硼
立方氮化硼（PCBN）刀片的性能及应用
立方氮化硼和陶瓷材料一样属于非金属材料，聚晶立方氮化硼是由立方氮化硼单晶微粉加入一定的结合剂在高温高压下烧结而成。分复合片和整体片两种。复合片是以硬质合金为底衬，上面烧结一层聚晶氮化硼，此种刀片只适用于精加工；而整体刀片则是采用CBN微粉整体烧结而成的块状材料，经刃磨而形成刀片，它的主要用途在于粗加工，也可用于精加工。
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；2400 Hv，硬质合金1800 Hv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1370º以上才开始由立方晶体向六方晶体转化；在1000ºC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2000º不起反应，与铁族材料在1200ºC~1300ºC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。
由于以上特性，立方氮化硼刀具广泛使用于淬火钢、工具钢、冷硬铸铁、镍、镐冷应耐磨后铸铁，高铬铸铁（Cr27）.硬镍铸铁、白口铸铁、热喷涂、焊件高硬度难加工材料。
立方氮化硼材料的制备、性能及应用
立方氮化硼材料的制备、性能及应用
摘要：
介绍了立方氮化硼单晶、聚晶立方氮化硼、氮化硼纤维材料的制备、性能及应用，对聚晶立方氮化硼的特殊性能和其作为刀具材料的应用进行了特别的分析，并指出了氮化硼的发展趋势。
金刚石是世界上最硬的材料，立方氮化硼（CBN）的硬度仅次于金刚石。CBN晶体中氮原子与硼原子以SP3方式杂化形成CBN，类似金刚石结构。金刚石和CBN统称为超硬材料。超硬材料广泛应用于锯切工具、磨削工具、钻进工具和切削刀具。金刚石高温容易氧化，特别是与铁系元素亲和性好，不适合用于铁系元素黑色金属加工。CBN是20世纪50年代最先由美国通用电气（GE）公司人工合成得到，70年代初制成聚晶PCBN刀具。我国20世纪70年代首次合成出CBN后，经历了20多年的徘徊发展，到20世纪90年代，CBN的生产及应用进入快速发展时期，特别是近几年发展更为迅速。我国生产的CBN单晶除满足快速发展的内市场外，还大量出口国外。
聚晶立方氮化硼（Polycryst-allinecubic Boron Nitride，PCBN）是由CBN单晶添加黏结剂或不加任何黏结剂，经高温高压烧结制得的。基于聚晶立方氮化硼材料和刀具在现代制造业中的重要作用，于2010年设立的“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项中明确提出：要研究超硬材料刀具系列产品结构设计和制造技术；进行高精度成形刀具研发；建立切削试验装置，针对用户材料及加工工艺需求，开展切削试验，建立切削数据库等，最终研制开发出适用于加工航空航天钛合金、高温合金材料的高效切削用超硬材料刀具系列产品。本文主要介绍了CBN和PCBN的合成制备、性能和应用。
1 立方氮化硼的合成与性能
目前，CBN单晶的合成主要是由静态高压触媒法合成，通常以六方氮化硼（hBN）和不同的触媒为原料，在高温（1400～1800℃）和高压（4～8GPa）下合成CBN单晶粉，颜色多为黑色或琥珀色。国内最早合成的CBN采用金属镁作为触媒，后来主要采用金属氮硼化物。用氮硼化物合成的CBN颜色浅，多为淡黄色、琥珀色或无色透明晶体，晶形完整、晶面光滑、单颗粒抗压强度较高。为使合成条件降低，吉晓瑞等采用化学反应直接成核生长CBN，可以实现在较低的温度和压力下合成CBN。
立方氮化硼(PCBN)刀片的性能及应用
第 1 页 共 3 页 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。 第 2 页 共 3 页 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
氮化硼涂料
博学笃行 自强不息
1
氮化硼涂料
氮化硼涂料是一种具有高温、高硬度和高化学稳定性的功能性涂料材料。它由氮化硼粉末和一种合适的粘结剂组成，在涂料表面形成均匀的保护层。氮化硼涂料被广泛应用于航空航天、高温工具涂层、电子元件和金属加工等领域，可以显著提高材料的耐磨性、耐腐蚀性和导热性能。
首先，氮化硼涂料具有优异的高温性能。由于氮化硼的熔点高达3000摄氏度，因此涂料在高温环境下能够保持稳定的化学组成和结构。这使得氮化硼涂料在航空航天领域中得到广泛应用，用于保护航天器的表面免受高温气流和剧烈气候条件的侵蚀。
其次，氮化硼涂料具有优异的硬度和耐磨性。氮化硼的硬度仅次于金刚石和立方氮化硼，使得涂料能够有效抵抗摩擦和磨损。这使得氮化硼涂料广泛应用于高温工具涂层，例如切削工具、刀具和磨料工具等。这些工具经过氮化硼涂料的处理，增强了其表面硬度和耐用性，延长了使用寿命。
此外，氮化硼涂料还具有优异的耐腐蚀性。氮化硼具有较低的化学活性，不易受到酸、碱和盐溶液的腐蚀。因此，涂料可以有效地保护金属表面，防止金属被腐蚀和氧化。这使得氮化硼涂料在电子元件领域中得到广泛应用，用于保护电子组件的表面免受湿度、氧化和其他化学物质的侵蚀，增强电子元件的稳定性和可靠性。 博学笃行 自强不息
2
另外，氮化硼涂料还具有出色的导热性能。氮化硼的热导率高达1000 W/mK，是铝和钢材的几十倍。涂料的导热性能使其成为优秀的热传导材料，被广泛应用于金属加工领域。例如，涂覆在工件表面的氮化硼涂料可以有效地改善金属加工过程中的散热效果，防止工件过热和损坏。
总的来说，氮化硼涂料是一种具有高温、高硬度和高化学稳定性的功能性涂料材料。其出色的性能使其在航空航天、高温工具涂层、电子元件和金属加工等领域中得到广泛应用。随着科技的进步和对材料性能要求的不断提高，氮化硼涂料将继续发展和应用，为各个领域带来更多的创新和进步。
烧结立方氮化硼在高压力和温度存在的碳化硼材料的结合
烧结立方氮化硼在高压力和温度存在的碳化硼材料的结合立方氮化硼是一种材料，仅次于钻石硬度。高硬度的立方氮化硼从它的基本
结构和电子电荷分布。它有一个相似钻石在这些方面。双方的晶体结构由一个四
面体排列原子sp~3杂交和强大的ionic-covalent键这导致短期债券的长度和
体积高模量。这是一个很好的磨料研磨黑色金属材料的切割应用。它是综合世界
各地遭受六角（粒）和其他修改硼氮化物在高压力和温度。这一阶段转型带来直
接或与借助合适的溶剂从教材选编碱金属和碱土金属氮化物金属。然而，商业应
用的立方氮化硼晶体限制由于规模有限，因此，为了提高本实用这些小颗粒被压
缩成砾岩质量足够大，韧性，硬度和化学稳定性高的压力下和温度。几种方法已
报告为生产这些烧结体立方氮化硼。该方法包括直接立方氮化硼和氮化硼转化的
同时烧结压力>77和温度在2000-2500°丙（参2-8）或直接烧结立方氮化
硼粉约77和温度高于2000摄氏（参9,10）。
立方氮化硼颗粒也可以压缩成理想的形状和大小的使用有约束力材料在相
对较低的压力和温度要比不使用任何添加剂和这一过程通常被使用的一些公司
参与生产这些立方氮化硼烧结体虽然确切性质结合材料所使用的这些公司都不
公开。为了改善切削性能工具提示，提示使用不同成分的立方氮化硼和结合材料
是由几个制造商。再者存在少量的粘结剂相必要的，它需要照顾的突然冲击生产
立方氮化硼工具提示，当其接触与工件在加工条件和从而防止进一步传播任何裂
缝有可能在表面。存在因此，增加粘结相，立方氮化硼刀具寿命。因此，在生产
立方氮化硼契约相对合成立方氮化硼的混合物，和性质的结合材料是非常重要
的。结合材料应具备的素质等显微硬度，熔点高，不化学反应和催化活性氮化硼
立方氮化硼转化。一般来说，这些具有约束力材料均选自碳化物，碳氮化物，硼
化物和硅化物组，弗吉尼亚州并通过元素或混合物或固体溶液与加入少量印度J
工程材料。脊髓损伤，威严的2005。铝和/或硅。第一个高压压实立方氮化硼粉
立方相氮化硼
立方相氮化硼
立方相氮化硼（CubicBoronNitride，cBN）是一种硼氮化物，与石墨
相似，具有类似的晶体结构，但其原子构型更接近金刚石（碳化硼）。
主要特性和应用包括：1硬度：cBN是目前已知的硬度仅次于金刚石的物质。它的硬度可与金
刚石媲美，使其成为一种优秀的超硬材料。2耐磨性：由于其出色的硬度，cBN在耐磨领域中有广泛应用，例如制
造切削工具、磨削轮和其他磨损部件。3化学稳定性：cBN对化学腐蚀的抵抗性较强，因此在一些腐蚀性环境
中可以更长时间地保持其性能。4高温稳定性：cBN在高温条件下具有优异的稳定性，使其在高温应用
中成为一种理想的材料，例如高温切削和高温陶瓷制品。5热导性：cBN具有较高的热导性，因此在一些需要良好散热性能的应
用中也得到应用，比如在电子器件中的散热材料。6超硬切削工具：由于其硬度和耐磨性，cBN广泛用于制造超硬切削工
具，用于加工硬质材料，如合金、陶瓷和高温合金。
总体而言，cBN在一些特殊的工业和科学领域中发挥着重要的作用，特
别是在对硬度、耐磨性和高温稳定性有极高要求的应用中。
【精品文章】氮化硼超硬材料的特性与应用简介
氮化硼超硬材料的特性与应用简介
一、氮化硼超硬材料简介 立方氮化硼（英文缩写CBN）是由六方氮化硼和触媒在高温高压下合成
的超硬材料。这种超硬材料在已工业化应用的超硬材料中，硬度仅次于金
刚石。立方氮化硼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，因此立方氮化硼磨具在铁基金属制品切削、磨削加工领域应用广
泛，性能十分优异。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。 二、氮化硼聚晶在金属切削领域的应用
立方氮化硼聚晶（PCBN）刀具是由许多细晶粒（0.1~100微米）CBN聚
结而成的一类超硬材料产品。它除了具有高硬度、高耐磨性外，还具有高
韧性、化学惰性、红硬性等特点，并可用金刚石砂轮开刃修磨。在切削加
工的各个方面都表现出优异的切削性能，能够在高温下实现稳定切削，特
别适合加工各种淬火钢、工具钢、冷硬铸铁等高硬度难加工材料。刀具切
削锋利、保形性好、耐磨性能高、单位磨损量小、修正次数少、利于自动
加工，适用于从粗加工到精加工的所有切削加工。 PCBN具有CBN的大部分性能，又克服了CBN单晶晶面方向性解理的
缺点,具有较多的性能优势：
氮化硼合成及应用的研究
关于氮化硼合成方案的讨论
摘要：氮化硼是一种耐腐蚀材料，也是一种优良的绝缘材料，强度高，耐腐蚀性好。在现代工业中，氮化硼已广泛应用在在耐火材料和电子工业中得到广泛的应用。以下三个反应均可以制备氮化硼：
B(s） + 1/2N2 (g) = BN(s)；
BCl3(g) + NH3(g) = BN(s)+3HCl(g)；
B2O3（s）+ 2NH3（g）= 2BN(s)+3H2O(g)；
本文将从反应方向、原料价格以及环保等方面综合考虑，对以上三种方式进行比较分析。
关键词：氮化硼；制备方案；反应方向；原料价格；环保
一、氮化硼的分类、性质及应用
1．BN的分类、性质
氮化硼，化学式为BN，有别称“白石墨”，是一种性能优异并有很大发展潜力的新型陶瓷材料，包括5种异构体，分别是六方氮化硼(h—BN)， 纤锌矿氮化硼(w—BN)，三方氮化硼(r-BN)、立方氮化硼(c．BN)和斜方氮化硼(o．BN) [1]。常说的氮化硼一般指的是立方氮化硼或六方氮化硼。
1．1六方氮化硼
具有类似石墨的的层状晶体结构，其物理化学性质也与石墨类似，常态时是白色粉末状，呈松散、润滑、易吸潮、质轻等性状。另外，在导热性、耐高温性、化学稳定性方面也类似石墨。当然，它的性质与石墨也不尽相同。例如，氮化硼是一种优良的绝缘材料，而石墨有良好的导电性。[2]
1．2立方氮化硼
立方氮化硼有优异的物理化学性能，硬度仅次于金刚石，另外还具有很高的强度，在许多领域中有应用前景。[3]
此外，立方氮化硼是目前使用温度最高的半导体材料，具有高导热性和良好的半导体特性。但是现有的制备方法又都存在着难于克服的固有缺点，以至于不易使其得到广泛利用。[3] 2. BN的应用
一 作为半导体的固相掺杂材料、抗氧化或抗水的润滑脂。
二 高温润滑剂和模型的脱模剂，氮化硼粉末还可以作为玻璃微珠的防粘剂，玻璃和金属成型的脱模剂。
三 超硬材料，可制成高速切割工具和地质勘探、石油钻探的钻头。
立方氮化硼的性能和应用
立方氮化硼的性能和应用
作者：李重阳
来源：《科技视界》 2014年第15期
李重阳
（郑州锐利超硬材料有限公司，河南 郑州 450000）
【摘 要】立方氮化硼（cBN）是由六方氮化硼（hBN）在高温高压下合成的，因其独特的结构和性能在磨削加工行业得到广泛应用,本文就其结构、性能和主要应用范围进行简单介绍。
【关键词】立方氮化硼；热稳定性；应用
1 立方氮化硼的结构和性能
1.1 立方氮化硼的结构
cBN具有类似金刚石的晶体结构，晶格常数相近(金刚石为0.3567nm,cBN为0.3615nm)，且晶体中的结合键基本相同，即都是沿四面体杂化轨道形成的共价键，在cBN的晶体结构，若以碳原子(C)置换氮(N)和硼(B)原子，便形成金刚石的晶体结构。
cBN最典型的几何形状是正四面体晶面与负四面体晶面的结合，常见的形态有：四面体、假八面体、假六面体（扁平的四面体） [1]。根据cBN的B、N表面腐蚀的显微结构,四面体的cBN晶体可分为两种：一种是硼四面体，即四个表面是硼表面；另一种是氮四面体，即四个表面是氮表面。二者的特征不同。
1.2 立方氮化硼的性能
1.2.1 硬度
立方氮化硼莫氏硬度为9.7（金刚石10），维氏硬度为7500（金刚石10000），仅次于金刚石。超硬材料（立方氮化硼与立方金刚石）的共价键“键角”为109°28′。正是这个109°28′共价键键角，使得立方氮化硼与立方金刚石具有最高的硬度而被称为超硬材料。
冯士光[2]认为超硬材料存在“三取向”10928定律，即：（1）当体系处于平衡稳定态时，109°28′是力学领域结构强度最高的取向；（2）当体系平衡稳定遭到破坏而处于不稳定状态时，109°28′是“应力能”自发高效地释放时阻力最小的“途径”取向，而裂纹走向即内在应力能释放取向的外在表征；（3）109°28′是空间结构高效、低耗的最优化取向。
BN陶瓷性质简介
BN陶瓷性质简介
氮化硼陶瓷（ＢＮ）是一种性能优异并有很大发展潜力的新型陶瓷材料，目前普遍认为主要有六方氮化硼（ｈ－ＢＮ）、纤锌矿氮化硼（ｗ－ＢＮ）、三方氮化硼（ｒ－ＢＮ）、立方氮化硼（ｃ－ＢＮ）和斜方氮化硼（ｏ－ＢＮ）５种异构体。其中最常见的是类似石墨的ｈ－ＢＮ和类似金刚石的ｃ－ＢＮ。ＢＮ的晶体结构和Ｂ－Ｎ键特性决定了ＢＮ具有许多优良的物理和化学特性：低密度、耐高温、抗热振、抗氧化、高热导率、高电阻率、高电场击穿强度、优良的室温和高温介电性能、耐化学腐蚀、无毒色白、自润滑、加工性好、与多种金属不浸润，它有宽范围的透射电磁波辐射、密度小、高温抗氧化性、高的气化热和优良的润滑特性,被广泛用于机械、.冶金、电子、空间科学等高科技领域，具有十分广阔的应用前景。
结构特点
共价键成分高,化学稳定性极强BN由电负性相近的元素所组成。根据鲍林确定晶体中化学键类型的半经验方法可知,电负性差值大的原子所形成的化合物基本是离子晶体,而由电负性数值大致相同的原子构成的化合物基本是共价键化合物。根据化合物电负性差值△X与离子结合情况的关系(表2)可以算出在几种常用的陶瓷材料中.BN离子键所占比例最小而共价键成分最高(表3)。共价键结合的晶体,具有结构
聚硼氮烷先驱体经1200℃裂解制得氮化硼的SEM照片
稳定,反应活性低的特点。
氮化硼研究方向
氮化硼透波纤维、氮化硼陶瓷和金属的接合技术、氮化硼先驱体研究、Si_3N_4/BN复合陶瓷制备及介电性质研究 氮化硼抗弹陶瓷研究等。
氮化硼的研究前景 （1）由于 BN 陶瓷强度、硬度、弹性模量偏低，热导率高，抗雨蚀性不足，且难以制成较大形状构件，因此单相的 BN 陶瓷在天线罩上尚未得到真正应用。目前研究的主要为 BN 透波纤维和 BN 透波复合材料两大类。