что такое кубический нитрид бора

Кубический нитрид бора

Химическая формула — BN.

Содержание

Свойства материала Эльбор

Внешний вид

Твёрдость

По твёрдости почти не уступает алмазу. Его высокая твёрдость, в 3—4 раза превосходящая твёрдость традиционных абразивов, является важным преимуществом, так как значительно уменьшает износ зёрен эльбора при шлифовании и длительное время сохраняет их остроту.

Термическая и химическая стойкость

Другим важным свойством и преимуществом эльбора является температурная устойчивость: заметное окисление поверхности зёрен эльбора начинается с 1000—1200 °C, в отличие от 600—700 °C у алмаза. Такие температуры при шлифовании являются мгновенными и возникают только при очень жёстких режимах шлифования. Поэтому зёрна эльбора очень мало изнашиваются от термических нагрузок.

Важным свойством и преимуществом эльбора является его высокая химическая стойкость. Эльбор не реагирует с кислотами и щелочами, инертен практически ко всем химическим элементам, входящим в состав сталей и сплавов. Особенно следует отметить инертность эльбора к железу, являющемуся основой всех сталей, тогда как алмаз хорошо растворяется в железе, что является причиной интенсивного износа алмазных кругов при шлифовании сталей.

Получение

Гексагональный нитрид бора (графитоподобная модификация) получается нагреванием равных количеств бора и азота при температуре 1700—1800 °C и давлении 8—12 ГПа. КНБ получают из него нагреванием при высоких давлениях и температурах в присутствии различных растворителей-катализаторов.

Применение

Применяется в промышленности в шлифовальном инструменте при обработке различных сталей и сплавов. Эльбор как абразивный материал обладает следующими преимуществами при шлифовании:

Использование шлифовальных кругов из эльбора по сравнению с прочими абразивными, в том числе алмазными, способствует значительному повышению производительности, точности и качества обработанных поверхностей деталей на разных операциях шлифования.

История

Кубический нитрид бора был впервые получен в 1957 году Робертом Венторфом (Robert H. Wentorf Jr.) для компании General Electric. В 1969 году компания зарегистрировала торговую марку «Боразон» для кристалла.

В СССР кубический нитрид бора был впервые синтезирован в 1960 г. в Институте физики высоких давлений Академии наук под руководством академика Л. Ф. Верещагина и получил название эльбор (Ленинградский боразон). С 1965 года эльбор синтезировался в промышленных масштабах по технологии Абразивного завода «Ильич» (Санкт-Петербург).

Упоминание в художественной литературе

Кубический нитрид бора под названием «Боразон» упоминается в романе Ивана Ефремова «Туманность Андромеды». В романе неоднократно говорится, что на звездолёте «Тантра» используются боразоновые цилиндры, боразоно-циркониевый лак. Интересен тот факт, что первое издание романа с упоминанием материала и сообщение о синтезе этого материала были опубликованы в одном и том же 1957 году. [ значимость факта? ]

Упоминание в кинофильмах

Боразон в качестве материала «намного прочнее алмаза» упоминается в обеих версиях фильма «Куотермасс и колодец». Боразоновое сверло было использовано с целью пробить внутреннюю часть марсианского космического корабля, где впоследствии были обнаружены трупы марсиан.

Источник

Кубический нитрид бора

Рисунок 2.11 – Кубическая кристаллическая решётка сфалеритного нитрида бора

Рисунок 2.12 – Гексагональная кристаллическая решётка графитоподобного нитрида бора

Свойства кубического нитрида бора (таблица 2.3) близки свойствам алмаза, за сключением химического состава, что обусловливает его особенную ценность при шлифовании стали, где химическая активность алмаза может вызвать затруднения.

Механизм образования кубического нитрида бора более сложен, чем механизм образования алмазов. Создатель КНБ – Р. Венторф, предложил следующую модель его образования. Металл реагирует с нитридом бора, вследствие чего образуется соединение типов MeN и BN, в расплаве которого расплавляется нитрид бора. При соответствующих термодинамических условиях из раствора в расплаве происходит кристаллизация кубического нитрида бора.

В зависимости от условий роста, состава и свойств среды кристаллизации выращенный КНБ представляет собой агрегаты, друзы нарастания, перекристаллизации, сростки, двойники или монокристаллиты различной степени кристаллического совершенства.

На кристаллах КНБ наиболее часто встречаются грани тетраэдра, причём основной кристаллографической формой является комбинация положительного и отрицательного тетраэдров(рисунок 2.13).

Рисунок 2.13 – Полиэдрические формы роста монокристаллов КНБ

Огранка монокристаллов КНБ чутко реагирует на изменения условий роста. Изменение ростовой системы ведёт к существенному изменению морфологических особенностей кристаллов, что открывает перспективы для целевого получения кристаллов КНБ с заданной огранкой. При обеспечении специальных условий роста возможен синтез кристаллов КНБ с высоким пространственным фактором формы.

Рисунок 2.14 – Многогранные формы монокристаллов КНБ

Уникальные свойства плотных модификаций нитрида бора (высокая твёрдость, высокая химическая стойкость, термостойкость, ударная прочность) позволили создать на их основе целый ряд сверхтвёрдых поликристаллических материалов (материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора).

Источник

Кубический нитрид бора

Кубический нитрид бора.

Кубический нитрид бора – бинарное соединение бора и азота (NB), сверхтвердый материал на основе кубической β-модификации нитрида бора, подобный алмазу.

Кубический нитрид бора:

Кубический нитрид бора кристаллизируется в структуре цинковой обманки ZnS (кубическая структура).

Свойства кубического нитрида бора:

– высокая износоустойчивость, длительное время сохраняет остроту,

– является хорошим диэлектриком с шириной запрещенной зоны 10 эВ,

– высокая термическая стойкость, устойчив к окислению до 1900-2000 о С. В то время как алмаз при температуре 800 о С начинает окисляться.

Применение кубического нитрида бора:

– атомная энергетика,

– электротехника,

– производство полупроводников, диэлектриков, интегральных схем,

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

пиролитический наноразмерный кубический нитрид бора гексагональный hbn 70нм 0.07 микрон где купить цена москва в спб екатеринбурге сыктывкаре минск применение керамика свойства формула в масло инструмент резец
алюминий материалы на основе спрей смазка получение пластины порошок нитрида бора дисперсия 0.07 микрон уайт спирит

Мировая экономика

Справочники

Востребованные технологии

Поиск технологий

О чём данный сайт?

Настоящий сайт посвящен авторским научным разработкам в области экономики и научной идее осуществления Второй индустриализации России.

Он включает в себя:
– экономику Второй индустриализации России,
– теорию, методологию и инструментарий инновационного развития – осуществления Второй индустриализации России,
– организационный механизм осуществления Второй индустриализации России,
– справочник прорывных технологий.

Мы не продаем товары, технологии и пр. производителей и изобретателей! Необходимо обращаться к ним напрямую!

Мы проводим переговоры с производителями и изобретателями отечественных прорывных технологий и даем рекомендации по их использованию.

О Второй индустриализации

Осуществление Второй индустриализации России базируется на качественно новой научной основе (теории, методологии и инструментарии), разработанной авторами сайта.

Конечным результатом Второй индустриализации России является повышение благосостояния каждого члена общества: рядового человека, предприятия и государства.

Вторая индустриализация России есть совокупность научно-технических и иных инновационных идей, проектов и разработок, имеющих возможность быть широко реализованными в практике хозяйственной деятельности в короткие сроки (3-5 лет), которые обеспечат качественно новое прогрессивное развитие общества в предстоящие 50-75 лет.

Та из стран, которая первой осуществит этот комплексный прорыв – Россия, станет лидер ом в мировом сообществе и останется недосягаемой для других стран на века.

Источник

Алмазы и эльборы для заточки ножей.

Алмаз на 96-99% состоит из углерода. Кроме того, в его составе присутствуют (в пределах 0,2-0,3%) и другие элементы: бор, кремний, азот, кислород, алюминий марганец, медь, а также примеси железа, никеля, титана, цинка и других элементов. Встречаются включения графита, оливина, пиропа и т.п. Алмаз кристаллизуется в кубической (изометрической) классификации кристаллических групп симметрии и встречается в виде октаэдров или кристаллов близкой формы. Обычно алмазы имеют прозрачный и желтоватый цвет, но встречаются также и голубые, зеленые, вишневые, ярко-желтые, розово-лиловые камни. Алмазы могут быть полностью прозрачными или мутными.

Алмазы высшего качества добываются в ЮАР и в России в кимберлитах –вулканических породах, сложенных в основном оливином и серпентином. Кимберлиты залегают в форме трубчатых тел («трубок взрыва»). Кроме того, алмазы добывают из речных и прибрежно-морских галечных россыпей, куда их выносило в результате разрушения алмазосодержащей кимберлитовой вулканической брекчии.

Внутри алмазов существует большое внутренне напряжение, так как их формирование проходило в условиях громадных давлений в глубинах мантии нашей планеты и предположительно 3 млрд. лет назад они были вынесены на поверхность. По форме кристаллов алмазы могут быть: плоскогранными, кривогранными, деформированными, удлиненными, ступенчатыми, полицентрическими и т.д.

По целому ряду факторов алмаз обладает уникальными свойствами. При средних температурах он химически инертен, а при высоких приобретает химическую активность. При нагревании алмаз растворяется в расплавленной натриевой и калиевой селитрах и соде. В расплавленных карбонатах щелочей при 1000-1200 градусах алмаз превращается в окись углерода. Отдельные металлы, например железо и никель, при температуре более 800 градусов частично растворяют алмаз.

В природе алмазы встречаются в виде отдельных кристаллов, их обломков или поликристаллических агрегатов. Алмазы делятся на ювелирные и технические. К ювелирным относят алмазы правильной кристаллической формы, прозрачные, без трещин, включений и пятен. Все остальные кристаллы, а также поликристаллические разновидности относятся к техническим алмазам. Технические алмазы проходят предварительную обработку с целью разделения их по форме и размерам, а также для выделения алмазов с более высокими свойствами прочности. При этом алмазы дробят, полируют, подвергают термической обработке и металлизации.

Твердость алмаза – 10 по шкале Мооса, самая высокая среди всех минералов. Микротвердость алмаза равна 93157-98648 Миллипаскалей (Мпа), в то время как корунда 20200 (Мпа), топаза 1399 (Мпа), кварца 981 (Мпа). Однако у алмаза наблюдается анизотропия твердости, то есть на разных гранях и в различных направлениях твердость несколько отличается. Это связано с особенностями структуры минерала.

Переходя к абразивным свойствам, необходимо отметить, что средняя износостойкость алмаза в несколько раз выше износостойкости карбида бора и карбида кремния. Если принять абразивность алмаза за 1, то абразивная способность карбида бора составит 0,5-0,6, а карбида кремния 0,2-0,3. Модуль упругости (в МПа) алмаза равен 88254 (у карбида бора около 294180, карбида кремния 357919, твердого сплава стали до 588360). Алмаз способен деформироваться при воздействии на обрабатываемый материал. В связи с этим при обработке алмазом различных материалов, удельное давление и температура в несколько раз ниже, чем при использовании других абразивов. Предел прочности на изгиб у алмаза невысок – 206-490 МПа, что в три-четыре раза меньше, чем у твердого сплава стали, предел прочности алмазов при сжатии составляет в среднем 1961 МПа, что в два раза меньше среднего предела прочности на сжатие у твердых сплавов стали. Коэффициент сжатия алмаза и модуль сжимаемости в четыре раза меньше, чем железа.

Алмаз является почти идеальным абразивом, способным эффективно справляться с любыми сталями, работать быстро и не сильно загрязнять рабочее место. Он медленно вырабатывается и медленно засаливается. При этом, необходимо отметить, что грубые алмазы на гальванической связке могут конкурировать с другими абразивами и по цене.

Помимо природных алмазов (обозначение А), на сегодняшний день активно применяются и синтетические (обозначение АС). Синтетические и природные алмазы имеют одинаковые свойства: одинаковую кристаллическую решетку, плотность, твердость и т.д. Они отличаются только формой зерен, качествами поверхности, прочностью и хрупкостью.

В иды синтетических алмазов отличаются большим разнообразием. Синтетические алмазы АСО, АСР, АСВ, АСК и АСС выпускают размером от 0,04 до 0,63 мм, микропорошки — АСМ и АСН — размером от 1 до 60 мкм. Зерна алмаза АСО имеют наименьшую прочность, АСС — наибольшую. В зависимости от размера зерен алмазы марки АСС обладают прочностью в 1,3—2 раза большей, чем прочность природных алмазов. Эксплуатационные свойства шлифовальных порошков из синтетических алмазов зависят от формы зерен, характера их поверхности и механической прочности. Наиболее развитую поверхность имеют зерна алмаза марки АСО, наиболее гладкую — АСС.

Эльбо́р – сверхтвёрдый материал на основе кубической β-модификации нитрида бора, или кубического нитрида бора. Другие названия: боразо́н, кубони́т, кингсонгит, киборит, CBN. По твёрдости и другим свойствам приближается к алмазу и имеет твёрдость 10 по шкале Мооса. Химическая формула — BN. Кубический нитрид бора впервые получен в 1957 году Робертом Венторфом (Robert H. Wentorf Jr.) для компании General Electric. В 1969 году была зарегистрирована торговая марка «Боразон». В СССР кубический нитрид бора был синтезирован в 1960 году в Институте физики высоких давлений и получил название эльбор (Ленинградский боразон).

Кубический нитрид бора —синтетический сверхтвердый материал, который по твердости приближается к алмазу, но имеет более высокую теплостойкость. Кубический нитрид бора представляет собой химическое соединение двух элементов — бора (43,6%) и азота (56,4%). Он имеет кристаллическую решетку почти с такими же строением и параметрами, как и алмаз. Цвет может отличаться от белого (бесцветного) до чёрного. Синтезированные кристаллы делятся на различные марки: ЛКВ40, ЛКВ50, ЛКВ60, В5. Синтез может происходить в системе литий-бор-азот или в системе магний-бор-азот.

По твёрдости эльбор почти не уступает алмазу. По этому параметру он в 3—4 раза превосходит твёрдость традиционных абразивов и имеет значительно меньший износ зёрен при шлифовании, длительное время сохраняет их остроту. Другим важным свойством эльбора является устойчивость к температурам, окисление поверхности зёрен начинается при 1000—1200 °C, в отличие от 600—700 °C у алмаза. Такие температуры при шлифовании являются мгновенными и возникают только при очень жёстких режимах шлифования. Поэтому зёрна эльбора очень мало изнашиваются от термических нагрузок. Также эльбор обладает высокой химической стойкостью. Он не реагирует с кислотами и щелочами, инертен практически ко всем химическим элементам, входящим в состав сталей и сплавов. Главный достоинством является инертность эльбора к железу, тогда как алмаз хорошо растворяется в железе, что является причиной интенсивного износа алмазных кругов при шлифовании сталей. Эльборовые абразивы способны выдерживать очень большие скорости обработки и высокую температуру. Также как и алмазами, эльборами лучше всего работать по сталям с твердостью более 55 HRC. Износ эльборов по более мягким сталям будет более быстрым, так как мягкая сталь выдирает зерна абразива и ускоряет их износ.

Эльбор как абразивный материал обладает целым рядов достоинств при заточке ножей. Он длительно сохраняет остроту зёрен (высокая износостойкость), выдерживает высокие термические нагрузки, не требует использования воды или масла, медленно засаливается. Технология производства позволяет синтезировать нитрид бора любого размера, поэтому эльборовые бруски подходят для грубой заточки и для финишной доводки ножа.

Источник

Кубический нитрид бора как режущий материал может приобретать разные свойства за счёт изменения размера кристаллов, содержания и типа связки

179 Справочник HOFFMANN GROUP 2012 Обработка материалов резанием Garant ToolScout Стр.151

Кубический нитрид бора как режущий материал может приобретать разные свойства за счёт изменения размера кристаллов, содержания и типа связки

Кубический нитрид бора как режущий материал может приобретать разные свойства за счёт изменения размера кристаллов, содержания и типа связки _ Низкое содержание КНБ в комбинации с керамической связкой обеспечивает более высокую износостойкость и химическую стабильность. Данный инструментальный материал наилучшим образом подходит для чистовой обработки закалённой стали и чугуна. Повышение содержания КНБ обеспечивает более высокую вязкость инструментальных материалов. Они применяются преимущественно в тех случаях, когда при черновой обработке приходится считаться с большими механическими нагрузками на режущую кромку и высокими термическими нагрузками. Прежде всего они пригодны для обработки твёрдых марок чугуна и жаропрочных сплавов (рис. 2.47 и таблица 2.20). Рис. 2.46 Микроструктура кубического нитрида бора (КНБ) 151 Теоретические основы 3.1.4 Поликристаллический кубический нитрид бора (КНБ) Кубический нитрид бора (КНБ) в качестве поликристаллического режущего элемента применяется в трех различных конструктивных формах в качестве цельной сменной многогранной пластины в качестве слоя, нанесенного напылением на твердосплавную основу в качестве режущего элемента, напаянного на твердосплавную основу. Свойства исключительная твёрдость высокая твёрдость при повышенной температуре (до 2000 °C) высокая устойчивость к абразивному износу относительно хрупкий, однако более вязкий и твёрдый по сравнению с минералокерамическими режущими материалами хорошие показатели химической стабильности при обработке резанием

Источник