CBN（立方碳化硼）的基本性质

人气：289发表时间：2017-11-28【大中小】

立方氮化硼是以六方氮化rdll](hBN)为原料合成而得，在高压高温条件下采用碱金属、碱土金属或它们的氮化物作触媒，转变为类金刚石的立方晶体结构，整个过程类似石墨合成金刚石，CBN具有类似金刚石的晶体结构，如图1．1所示：

立方氮化硼是闪锌矿结构，属于立方晶系，沿C轴方向，它的原子层按ACBACB⋯方式排列，如图1．1(a)所示。在立方氮化硼中，由一套B原子面心立方结构和一套N原予面心立方结构沿体对角线错开1／4的距离构成(如图1．1(b)所示)：氮和硼原子都形成sp3杂化轨道，氮原子杂化后，其中一个sp3杂化轨道的电子是成对电子，硼原子杂化后，有一个“轨道”上无电子，称空位；氮的成对电子进入硼的空位，形成了由氮原子单方贡献一对电子的N_B配位键。

CBN与金刚石在性能上有很多相似之处(见表1一1)，与金刚石相比，CBN的硬度和导热系数较低，一方面是因为B-N之间的结合具有离子性(约22％)；另一方面是由于该离子热激发时产生稍微大的晶格自由度，提高了CBN向六方氮化硼逆转变所需的温度，使CBN显示出比金刚石高的耐热性和大的冲击热阻。

立方氮化硼的硬度和热导率仅次于金刚石，与金刚石相比，CBN主要具有两方面的优点：一是CBN具有良好的热稳定性；二是与金刚石相比CBN对铁族元素具有化学惰性。

由于立方氮化硼具有类金刚石的立方晶体结构，而且立方氮化硼的热稳定性好。因为CBN表面不是B原子就是N原子，为B原子时，B的三个价电子同内部的三个N原子成键；为N原子时，N的三个未成对电子同内部三个B原子成键，其余的两个价电子是配对的孤电子对，一般不与外来原子成键。

CBN对铁族元素的没有化学亲和性，1100℃以下不与过渡金属发生化学反应，(而金刚石在温度达到700℃时开始溶解于铁而不宜加工钢铁材料)，因而在：jH-r铁质材料时不会出现像金刚石工具由于化学亲和性而导致的粘屑现象。但在1 100。C左右时CBN能与铝金属发生亲和反应，在1300℃左右能与含Al的Fe、Ni合金发生亲和反应。

CBN由于其与铁族金属没有化学亲和性，具有良好的热稳定性，因此可以实现较高的耐磨性能和极小的加工摩擦系数，使得在加工淬硬合金钢、高强韧性钢材、高速工具钢、耐热不锈钢、和高温合金、钛合金等高硬、高强、高韧性合金材料时，CBN成为首选的最佳磨料CBN磨具对于黑色金属，特别是高硬度、高韧性、低热传导率的材料磨削性能良好，其金属磨除率可达金刚石的10倍，使得硬而韧的难磨材料加工问题得到了解决，这也是CBN的快速展应用的关键因素。

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