歡迎您訪問大連虹冠錦江機械設(shè)備有限公司官方網(wǎng)站!
熱線電話:13842610026 13795193430

除了金剛石,你還知道哪些超硬材料?

作為“工業(yè)牙齒”應(yīng)用的四類硬質(zhì)材料剛玉、SiC、硬質(zhì)合金、高速鋼的硬度,遠(yuǎn)低于金剛石和cBN的硬度,因此超硬材料又被稱為最硬最鋒利的“工業(yè)牙齒”或“材料之王”。

顧名思義,超硬材料是硬度極高的材料。通常來說,金剛石的硬度最高,莫氏硬度為10,cBN的硬度稍次于金剛石,所以超硬材料通常是指金剛石和cBN,或由這兩種材料為主要成分分別制成的復(fù)合材料。


作為“工業(yè)牙齒”應(yīng)用的四類硬質(zhì)材料剛玉、SiC、硬質(zhì)合金、高速鋼的硬度,遠(yuǎn)低于金剛石和cBN的硬度,因此超硬材料又被稱為最硬最鋒利的“工業(yè)牙齒”或“材料之王”。



圖片
超硬材料的結(jié)構(gòu)與性能
圖片

1、金剛石的結(jié)構(gòu)與性能

同其他碳材料一樣,金剛石的主要化學(xué)元素組成是碳。無論是天然金剛石,還是人造金剛石,但無論那種金剛石都會含 有或多或少的雜質(zhì)。金剛石一般都含有氮雜質(zhì),根據(jù) 金剛石晶體內(nèi)氮元素含量的差異,金剛石可以分為兩種類型(Ⅰ型金剛石和Ⅱ型金剛石)。

金剛石的分類

金剛石的雜化軌道電子云分布、原子結(jié)構(gòu)和晶胞結(jié)構(gòu)

近年來,碳材料是一類非常具有研究熱點的材料。21世紀(jì)也被稱為“碳時代”。碳材料以其優(yōu)異出 眾的性能被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域,尤其是在國家戰(zhàn)略 性新興產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用,石墨烯及碳納米材料、碳纖維 及其復(fù)合材料、金剛石、碳基薄膜和傳統(tǒng)碳材料(炭 黑、多孔碳、石墨、特種石墨等)在鋰電、電容器、儲能、 光伏、半導(dǎo)體、光電顯示、5G 通訊、傳感器、通用航空、 未來交通、高端裝備等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊

2、cBN的結(jié)構(gòu)與性能

立方氮化硼(cBN)是第二大品種的超硬材料。氮化硼的化學(xué)結(jié)構(gòu)式是 BN,由硼元素和氮元素兩種元素組成。氮化硼具有四種不同的晶體結(jié)構(gòu),主要有六方氮化硼(hBN)、立方氮化硼(cBN)、菱方氮化硼 (rBN)和密集六方氮化硼(wBN)。中 hBN  rBN 氮原子和硼原子以 SP2 方式雜,而 cBN 和 wBN 氮原子和硼原子以 SP3 方式雜化。

某公司幾種不同牌號的cBN單晶(來源于該企業(yè)網(wǎng)站)

cBN 硬度略低于金剛石顏色多樣,晶體顏色與所含雜質(zhì)種類、 數(shù)量有關(guān)cBN 具有獨特的光電特性,合成大尺寸、高質(zhì)量 cBN 單晶是獲得功能器件應(yīng)用的必然選擇,可是 cBN 晶體的大尺寸化遠(yuǎn)沒有金剛石做得成功,這也許是因為合成大顆粒cBN的條件更苛刻,其應(yīng)用也沒有找到合適領(lǐng)域的緣故。


圖片
超硬材料的應(yīng)用
圖片

1、超硬材料制品的主要品種

超硬材料及其制品工具在工業(yè)中已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用,不僅解決了用傳統(tǒng)工具無法加工或難以加工的難題,還明顯提高了傳統(tǒng)加工效率,明顯降低消耗及廢物排放。

幾種超硬材料制品及工具(a.刀片;b.砂輪;c.鋸片;d.鉆頭)

超硬材品及工具主要種有鋸切、 包括固結(jié)磨涂附具和)、切削刀 具、、修整拉絲模具、其他不同 元器件。

2、天然鉆石和人造鉆石

(1)天然鉆石

采用天然金剛石得到的鉆石稱天然鉆石。天然鉆石璀璨、華麗、稀有、珍貴,被人們 視為珍愛之物。有一句廣告語“鉆石恒久遠(yuǎn),一顆永流傳”在我國婦孺皆知。

天然金剛石除用作為飾品以外,更多的是工業(yè)應(yīng)用。金剛石的工業(yè)用途長期以來是利用其特別高的硬度,切割玻璃的金剛石刀使我們聯(lián)想到:采用金剛石來制備鉆頭用于地質(zhì)勘探和石油、煤炭開采。金剛石在高溫下會與氧發(fā)生不同程度的氧化反應(yīng),特別 是與鐵親和性好,不適合用于黑色金屬加工。

(2)人造鉆石

人造鉆石,行業(yè)內(nèi)又常稱為實驗室合成鉆石,或培育鉆石。大顆?;虼髥尉У娜嗽旖饎偸呀?jīng)用于加工合成鉆石飾品。

人造鉆石也是貨真價實的鉆石,成分、結(jié)構(gòu)與天然鉆石完全相同。兩者只能通過非常特殊的方式區(qū)分,比如在陰極發(fā)光儀下,前者的生長紋理呈幾何狀,而后者呈環(huán)帶狀。從2006 年開始,GIA 等珠寶機構(gòu)開始提供鑒定服務(wù)并發(fā)放證書,主要為了防止商家用價格較低的合成鉆石冒充天然鉆石銷售。

過去,鉆石行業(yè)的研究人員一直尋找高效合成人造鉆石的方法但一直未有突破,其兩大主要障礙來自于本和生產(chǎn)兩方面的因素。經(jīng)過數(shù)年的研究現(xiàn)靜態(tài)觸媒條件下超高高溫法合成金剛石大單晶技術(shù)已經(jīng)。

國在超高高溫法合成的人造鉆石大單晶,采用微波離子體CVD法合成人造鉆石的術(shù)開發(fā)和應(yīng)用方都取得了快速發(fā),已經(jīng)有合成鉆石品在市場上銷售,并初具市場規(guī)模

3、cBN 主要應(yīng)用

cBN 金剛石相比有獨有優(yōu)點,穩(wěn)定與鐵族系元素化學(xué)。

cBN 用途目前主要有兩個方一是制造,二是制聚晶立方氮硼用作刀具材因此,cBN 黑色屬材有獨到之處,為硬而韌難加鐵基材提供了新工工。

cBN 主要應(yīng)用如下

用作具材。用于鐵基材料的用于非鐵屬材料的加 。
用作刀具材。用于刀具一般是聚晶立方氮, PcBN 是由 cBN 單晶制備微粉,通過添加碳、 粘接劑再用六機經(jīng)高高溫燒結(jié)制得 。鐵族合金的特別有效,特別適于高速切削和干式切削,并實現(xiàn)了以車代, 以銑代,大幅度提高了生產(chǎn)效率。


用作功。高導(dǎo)熱性 cBN 可以應(yīng)用在光電功器件上

超硬材是眾多不同材料中的一個小,但它卻是一種不可替代材,并將可逐步部分代替其他一些材。



文章轉(zhuǎn)載自微信公眾號:DT新材料

Copyright ?大連虹冠錦江機械設(shè)備有限公司   技術(shù)支持:青蔥科技  遼ICP備2020015925號-1 
熔射,熱噴涂,東北熱噴涂,大連熱噴涂,水輪機轉(zhuǎn)子噴涂,金屬表面工程,等離子噴涂,零件恢復(fù)尺寸機械密封噴涂,溶射,噴涂硬質(zhì)合金,噴涂氧化鉻,噴涂氧化鋁鈦,火焰,虹冠,錦江,機械,設(shè)備,機加工
13795193430
13842610026
返回頂部