探索氮化硼的奥秘——高温下的材料“魔术师”- 大数跨境

CERADIR先进陶瓷在线

2025-07-08

🌱氮化硼是一种由氮原子和硼原子所构成的晶体，分子式为BN，分子量24.81，化学组成为43.6%的硼和56.4%的氮，理论密度2.27g/cm3。

氮化硼(BN)包括5种异构体，分别是六方氮化硼(h-BN)、纤锌矿氮化硼(w-BN)、三方氮化硼(r-BN)、立方氮化硼(c-BN)和斜方氮化硼(o-BN)。作为一种性能优异并有很大发展潜力的新型陶瓷材料，其广泛应用于机械、冶金、化工、电子、核能和航空航天领域。

BN粉末具有松散、润滑、质轻、易吸潮等性质。最常见的为六方氮化硼(h-BN)和立方氮化硼(c-BN)。

图为六方氮化硼粉末

立方氮化硼：超硬材料的璀璨之星

立方氮化硼c-BN(Cubic Boron Nitride)是20世纪50年代首先由美国通用电气(GE)公司利用人工方法在高温高压条件下合成的，其硬度仅次于金刚石而远远高于其他材料。

c-BN的独特价值主要体现在其对铁族金属的化学惰性上。在1300℃高温下，c-BN仍能保持稳定。此外，c-BN还拥有多项卓越性能：

高热导率：有利于切削过程中的热量散发

高电阻率：可用作绝缘散热材料

◎ 立方氮化硼的性能

结构稳定，具有高的抗氧化能力，化学稳定性好，特别适合于加工黑色金属材料；导热系数比金刚石小，但比硬质合金高，具有良好的导热性；抗弯强度高；作为磨具材料，使用寿命长，耐磨性好。

六方氮化硼：白色石墨烯的结构奥秘

六方氮化硼(h-BN)因其与石墨相似的结构特征，被誉为“白色石墨烯”。其晶体结构中，硼(B)原子与氮(N)原子通过强共价键形成蜂窝状六方平面网络，层间通过弱范德华力结合。该材料广泛应用于高温润滑剂，陶瓷复合材料等领域。

六方氮化硼（h-BN）特性如下：

高热导率

低的热膨胀系数及高导热率，使六方氮化硼的抗热冲击性能相当优良

化学惰性

h-BN与一般金属、稀土金属，贵重金属、半导体材料、玻璃、熔盐、无机酸、碱不反应。对大多数金融熔体，如钢、不锈钢、Al、Fe、Ge、Cu、Ni、Zn等既不润湿又不发生作用。

因此，h-BN可用作熔化金属的坩埚、器皿、输送液体金属的管道，泵零件、铸钢的模具以及高温电绝缘材料等。

高温稳定性

h-BN在空气中可耐受900℃高温，惰性环境下稳定至2000℃，适合高温成型工艺（如金属铸造、陶瓷烧结），不会因高温分解失效。

优异润滑性

六方氮化硼的层状结构赋予其优良的润滑和脱模（即防粘）性，可以用于精密件、有色金属铸件铸造以及钣金热成型工艺过程中的脱模剂，能减少材料与模具间的摩擦，保护模具表面，延长使用寿命，并有效提高产品的表面质量。

六方氮化硼的应用领域

🌱六方氮化硼(h-BN)在高温下仍能保持良好的润滑性能，可用作高温炉滑动零件的润滑材料、耐磨涂层和接触材料，包括分离涂层，洗涤装置和浇道，自动浇包，各种槽和管，漏斗，斜槽和喷口，过滤碗，过滤盒，铸造机刀片，渣滓压头，电加热元件，焊接/焊渣飞溅释放，抑制钎焊/止焊剂。同时，为铝挤压件制造过程中的高温脱膜和润滑提供了理想的解决方案。

本文来源于公众号“无锡优航动力”

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