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1、第29卷第10期武汉理工大学学报Vol.29No.102007年10月JOURNALOFWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYOct.2007立方氮化硼粉末的热处理研究112112段兴龙,邵刚勤,汪静,史晓亮,闫丽,焦琳(1.武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉430070;2.河南省联合磨料磨具有限公司,郑州450003)摘要:将立方氮化硼在氮气或真空中以不同温度和保温时间进行热处理,用XRD和SEM对相组分和形貌进行了分析。结果表明:立方氮化硼在1350℃氮气氛中经过10h处理,可以变为六方氮化硼;在1550℃真空中(1—5Pa)经
2、过5h处理,可以变为六方氮化硼,但其粒径和形貌均不发生变化。关键词:热处理;氮气;真空;cBN;hBN中图分类号:O766文献标志码:A文章编号:167124431(2007)1020121203ResearchontheHeatTreatmentofCubicBoronNitridePowder112112DUANXing2long,SHAOGang2qin,WANGJing,SHIXiao2liang,YANLi,JIAOLin(1.StateKeyLaboratoryofAdvancedTechnologyforMaterialsSynthesis&Pro
3、cessing,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070;2.HenanUnionAbrasivesCorp,Zhengzhou450003,China)Abstract:CubicBoronNitridepowderwasheattreatedinN2orinvacuumatdifferenttemperaturesanddwelltime.ItsphasecompositionandmorphologywereinvestigatedbymeansofX2raydiffraction(XRD)andscanningele
4、ctronmicroscopy(SEM)analysis.ResultsshowedthatthecubicBoronNitridewastransformedintohexagonalphaseafterheattreatmentinN2at1350℃for10h,orinvacuum(pressure=1—5Pa)at1550℃for5h,whilenochangesoccurredinparticlesizeandmorphology.Keywords:heattreatment;nitrogen;vaccum;cBN;hBN氮化硼是典型的Ⅲ2V族共价化合
5、物,其中六方氮化硼(hBN)具有类似石墨的片层状结构,立方氮化硼[1](cBN)则具有类似金刚石的网状结构。和金刚石一样,立方氮化硼是集许多优异性能于一身的多功能材[2][3][4]料,其综合性能甚至超过金刚石。例如,cBN具有宽的光学带隙(6.4eV)和优良的热导率,可通过掺杂成[527][8,9]为N型、P型半导体,具有化学稳定性和与铁元素之间的高惰性,在红外到紫外范围内有很好的透光[10]性等。立方氮化硼由于其高硬度、高热稳定性和高化学惰性被广泛作为磨料使用,(基于使用时的不同条件要求,需对其颗粒表面进行处理,以用作超精细加工的抛光粉、研磨膏、抛光液以及耐
6、磨润滑剂、专用内燃机磨合油等。通过对立方氮化硼在氮气、真空中进行热处理,研究不同温度和保温时间下cBN转变为hBN的规律,为以后在超精细加工的抛光粉、研磨膏、抛光液以及耐磨润滑剂、专用内燃机磨合油等方面的应用奠定基础。1实验1.1原料##实验用立方氮化硼采用河南省联合磨料磨具有限公司提供的样品:1(D50:23.91μm),2(D50:0.869μm)。收稿日期:2007206225.基金项目:新型超硬材料粉末的制备及其超精细加工应用(企业委托项目).作者简介:段兴龙(19652),男,副教授.E2mail:duanxinglong@126.com122武汉理工
7、大学学报2007年10月1.2过程在氮气氛下1350℃分别保温1h、10h,1500℃保温1h;在真空炉中(真空度1—5Pa)1550℃分别保温1h、3h和5h。1.3测试样品的物相用RIGAKUD/max2rB型X射线衍射仪测定,加速电压40kV,束流50mA,扫描速度15°/min,扫描步长0.02°;氮化硼晶体的形貌用JSM25610型扫描电子显微镜观察,测试时加速电压为20kV。2分析与讨论六方氮化硼和立方氮化硼这2种物质的宏观性质之所以不同,是由于B原子和N原子在2种晶体结构中具有不同的外层电子结构所引起的。2022在六方氮化硼晶体中,B原子的外层电子
8、状态为sp+2spz,而
