立方氮化硼(Cubic Boron Nitride,簡稱CBN),是一種人工合成的超硬材料。1957年,美國GE公司研究人員采用人工方法,在超高溫高壓條件下首次合成了立方氮化硼。1966年,中國成功合成出第一顆立方氮化硼(CBN)。但天然的立方氮化硼一直未被發(fā)現(xiàn),因此立方氮化硼被認(rèn)為是一種人工合成產(chǎn)物,在自然界中不存在。
直到2009年,美國科學(xué)家和來自中國、德國科研機(jī)構(gòu)的同行一起,在中國青藏高原古海洋地殼的富鉻巖內(nèi)找到了這種礦物。2013年8月,國際礦物學(xué)協(xié)會(huì)正式承認(rèn)了這種新的礦物——立方氮化硼。
一 立方氮化硼的結(jié)構(gòu) 1、硬度高:立方氮化硼是自然界中硬度第二的材料,僅次于金剛石。其莫氏硬度為9.7,維氏硬度高達(dá)7500,這使得它在材料加工領(lǐng)域具有無可比擬的優(yōu)勢。 4、化學(xué)穩(wěn)定性高:立方氮化硼的化學(xué)惰性大,在中性、還原性氣體介質(zhì)中對酸和堿具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性,尤其適合加工鐵系金屬。 三 立方氮化硼的合成 國內(nèi)早期合成立方氮化硼多采用金屬鎂作為觸媒,后期則主要采用金屬氮硼化物,如Li3N、Mg3N2、Ca3N2等。這些觸媒材料的選擇和合成條件的優(yōu)化,使得立方氮化硼的顏色和品質(zhì)得以提升,多為淡黃色、琥珀色或無色透明晶體,晶型完整、晶面光滑、單顆??箟簭?qiáng)度較高。 1、用作磨具材料: 小顆粒的立方氮化硼單晶是磨具的主要原料,通過結(jié)合劑的作用粘結(jié)成具有一定幾何形狀的制品。立方氮化硼磨具具有極高的使用壽命,適用于鐵基材料和非鐵金屬材料的加工,尤其擅長處理硬度高、韌性大、高溫時(shí)強(qiáng)度高和熱傳導(dǎo)率低的材料。其金屬磨除率是金剛石的10倍,大大提高了磨削效率和精度,同時(shí)延長了砂輪的使用壽命 2、用作刀具材料: 采用合適粒度的立方氮化硼單晶粉,通過高溫高壓燒結(jié)制成聚晶立方氮化硼(PCBN)。PCBN刀具克服了單晶易解理和各向異性的不足,硬度均勻、沒有方向性,特別適合加工鐵族金屬及其合金。PCBN刀具既能勝任淬硬鋼、高速鋼、鑄鐵等材料的粗車和精車,又能勝任高溫合金、熱噴涂材料、硬質(zhì)合金及其他難加工材料的高速切削加工,是實(shí)現(xiàn)以車代磨的理想刀具。