立方氮化硼生长界面形貌及相结构表征-论文.pdf

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1、第41卷第6期人工晶体学报Vo1．41No．62012年l2月JOURNALOFSYNTHETICCRYDecember．2012立方氮化硼生长界面形貌及相结构表征郭晓斐，许斌，杨红梅，李森，范小红，田彬(1．山东大学材料科学与工程学院，济南250061；2．山东建筑大学材料科学与工程学院，济南250101)摘要：采用LiN和hBN为原料，在静态高温高压条件下合成出大颗粒cBN单晶。利用扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)~合成块断面、大颗粒cBN单晶形貌及其周围物相进行了表征。结果表明：在大颗粒cBN单晶周围主要存在hBN、cBN及Li，BN等物相。HRTEM在大颗粒单晶周围发现

2、了纳米尺寸的cBN微颗粒，并发现该微颗粒处在H，BN物相包裹中。由此可以推测，高温高压状态下，hBN与Li，N发生共熔反应生成Li3BN2，而Li3BN2作为触媒中间相促使cBN的形成。同时结合SEM结果分析表明，一旦cBN微颗粒形成，在随后的生长过程中，cBN在LiBN'熔体中以扩散的方式进行台阶生长，从而形成宏观可见的cBN单晶。关键词：立方氮化硼；微观结构；HRTEM；高温高压合成中图分类号：O781文献标识码：A文章编号：1000-985X(2012)06-1538-05ResearchonGrowthInterfaceMorphologyandPhaseStructuresofcBN

3、GUOXiao-fei--，XUBin，YANGHong．mei，LISen，FANXiao—hong，TIANBin(1．ScholofMaterialScienceandEngineering，ShandongUniversity，Jinan250061，China；2．SchoolofMaterialScienceandEngineering，ShandongJianzhuUniversity，Jinan250101，China)(Received11May2012，accepted24August2012)Abstract：Cubicboronnitridecrystalsweresy

4、nthesizedbyLi3Nascatalystunderhighpressureandhightemperature．Byusingscanningelectronmicroscopy(SEM)，themorphologyofbulkcross·sectionandthemorphologyofcubicboronnitridesinglecrystalwereobserved，atthesametime，thephasesaroundcubicboronnitridecrystalweredeterminedbyhigh—resolutiontransmissionelectronmic

5、roscopy(HRTEM)．Theresultsshowedthathexagonalboronnitride，cubicboronnitrideparticlesandlithiumboronnitridewerethemainsubstancesaroundthecBNcrysta1．ByHRTEMexperiment，thenanometer—sizedcBNwasfound，anditwasencapsulatedbyLi3BN2phase．ItwasconjecturedthatLi3BN2canbeobtainedbyhBNandLi3Nreactionunderhighpres

6、sureandhightemperature，andLi3BN2ascatalystCanconve~hBNtocBNintheformofallotropietransformationfortheirdiferentGibbsfreeenergy．CombinedwithSEMresults，itcanbeconcludedthatcBNcanbegrowingbydiffusionmethod，andLi3BN2isthemeltathere．Thegrowthstepscanbeobservedobviouslyon(111)crystalfaceofcBN，bythisprocess

7、，thelargesinglecBNcrystalcanbeobtained．Keywords：cubicboronnitride；micro—structure；high—resolutiontransmissionelectronmicroscopy；synthesisunderhighpressureandhightemperature收稿日期：2012-05·11；修订日期：2012-08