立方氮化硼(Cubic Boron Nitride,简称CBN),是一种人工合成的超硬材料。1957年,美国GE公司研究人员采用人工方法,在超高温高压条件下首次合成了立方氮化硼。1966年,中国成功合成出第一颗立方氮化硼(CBN)。但天然的立方氮化硼一直未被发现,因此立方氮化硼被认为是一种人工合成产物,在自然界中不存在。
直到2009年,美国科学家和来自中国、德国科研机构的同行一起,在中国青藏高原古海洋地壳的富铬岩内找到了这种矿物。2013年8月,国际矿物学协会正式承认了这种新的矿物——立方氮化硼。
一 立方氮化硼的结构 1、硬度高:立方氮化硼是自然界中硬度第二的材料,仅次于金刚石。其莫氏硬度为9.7,维氏硬度高达7500,这使得它在材料加工领域具有无可比拟的优势。 4、化学稳定性高:立方氮化硼的化学惰性大,在中性、还原性气体介质中对酸和碱具有很高的化学稳定性,尤其适合加工铁系金属。 三 立方氮化硼的合成 国内早期合成立方氮化硼多采用金属镁作为触媒,后期则主要采用金属氮硼化物,如Li3N、Mg3N2、Ca3N2等。这些触媒材料的选择和合成条件的优化,使得立方氮化硼的颜色和品质得以提升,多为淡黄色、琥珀色或无色透明晶体,晶型完整、晶面光滑、单颗粒抗压强度较高。 1、用作磨具材料: 小颗粒的立方氮化硼单晶是磨具的主要原料,通过结合剂的作用粘结成具有一定几何形状的制品。立方氮化硼磨具具有极高的使用寿命,适用于铁基材料和非铁金属材料的加工,尤其擅长处理硬度高、韧性大、高温时强度高和热传导率低的材料。其金属磨除率是金刚石的10倍,大大提高了磨削效率和精度,同时延长了砂轮的使用寿命 2、用作刀具材料: 采用合适粒度的立方氮化硼单晶粉,通过高温高压烧结制成聚晶立方氮化硼(PCBN)。PCBN刀具克服了单晶易解理和各向异性的不足,硬度均匀、没有方向性,特别适合加工铁族金属及其合金。PCBN刀具既能胜任淬硬钢、高速钢、铸铁等材料的粗车和精车,又能胜任高温合金、热喷涂材料、硬质合金及其他难加工材料的高速切削加工,是实现以车代磨的理想刀具。