10043-11-5 / 氮化硼晶體材料應用

氮化硼晶體材料應用
在100多年前，氮化硼在貝爾曼的實驗室首次被發現，該材料得到較大規模發展是在20世紀50年代后期。氮化硼粉末具有松散、潤滑、質輕、易吸潮等性質，顏色潔白。氮化硼制品呈象牙白色，氮化硼（BN）是一種性能優異并有很大發展潛力的新型陶瓷材料，包括5種異構體，分別是六方氮化硼（h-BN），纖鋅礦氮化硼（w-BN），三方氮化硼（r-BN）、立方氮化硼（c-BN）和斜方氮化硼（o-BN）。目前對氮化硼的研究主要集中在對其六方相（H-BN）和立方相（C-BN）上的研究，廣泛應用于機械、冶金、化工、電子、核能和航空航天領域。

圖1為氮化硼粉和氮化硼晶體圖。
隨著制造技術的迅猛發展，切削 加工作為制造技術的基礎工藝，進入 了以發展高效切削、開發新切削工藝 和加工方法、提供成套技術為特征的 新發展階段。與此同時，制造技術和 難加工材料的發展推動著刀具技術 的發展，刀具技術也向著高態切削、高速切削、高精度和干式加工的方向 發展。可實現高效率、高穩定性、長壽命加工的超硬刀具的應用也日漸 普及，在汽車、航空航天、能源、軍事、模具等領域發揮著重要作用。
在機械加工中，刀具材料是決定加工效率、加工質量和加工成本的關 鍵因素之一，正確選擇和應用刀具材 料至關重要。現代刀具材料主要是 高速鋼、硬質合金和陶瓷，它們主要 的硬質相成分是碳化物、氮化物和氧 化物，加上粘結材料后，刀具的硬度 在 HV2000 以下。對于某些現代難 加工材料的加工，上述硬度已不能滿 足要求，于是超硬刀具材料便應運而生。PCBN（聚晶立方氮化硼）刀具、 陶瓷刀具、涂層刀具等均具有很高的硬度、耐磨性和化學穩定性，能滿 足高速切削、干式切削、硬態切削等綠色制造的要求。由于 PCBN刀具 在加工精度、切削效率、刀具壽命等，各個方面具有無可比擬的優越性，因 此，PCBN刀具的推廣和應用可創造巨大的經濟效益。
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，其硬度達HV8000，僅次于金剛石 （HV10000）而遠遠高于其他材料，它與金剛石統稱為超硬材料。

圖2為PCBN（聚晶立方氮化硼）刀具圖。
隨著刀片制造技術的發展，國 產PCBN刀具已經取得了重要的進 步，其刀片的物理性能發生了重要的變化，無論從價格上還是從品質上，PCBN刀具都發生了革命。新型PCBN刀具的應用必將會打破 PCBN刀具不能在重載切削領域和斷續切削狀態應用的格局。PCBN刀具作為 21 世紀的主要換代刀具之一，在工業發達國家工具使用總量中所占比重越來越大。難加工材料越來越多，作為切削難加工材料的主要刀具材料 PCBN前途一片光明。例如，飛機主體骨架（超 高強度鋼）的加工十分困難，研究用 PCBN刀具加工就是一個方向。另外，航空發動機上的高溫合金零件很難加工，目前用 PCBN 刀具加工的效 果還不十分理想，這顯然是一個十分誘人的攻關項目，一旦有所突破，必將給高溫合金加工領域帶來全新的變化。

參考文獻
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[3] .中國先進制造技術論壇。