Керамика на основе нитрида бора и ее многочисленные применения

Обрабатываемая керамика из нитрида бора - идеальный выбор материала, когда требуется электроизоляция и теплопроводность, а также исключительная прочность и износостойкость, что также делает ее пригодной для изготовления режущих инструментов.

Гексагональный нитрид бора имеет луковицеобразную структуру со слоями, которые имеют различные углы скручивания в плоскости, что делает этот материал одним из самых прочных из существующих.

Характеристики

Керамика из нитрида бора - это твердые, прочные, износостойкие и коррозионностойкие материалы с исключительными характеристиками износостойкости и коррозионной стойкости. Как прочные материалы, способные выдерживать очень высокие температуры и радиационное облучение, керамика из нитрида бора является идеальным материалом для использования в ядерных реакторах и аэрокосмической отрасли. Исключительные смазывающие свойства также делают их пригодными для использования в производстве, где их низкий уровень трения помогает более плавно разрезать металлы при резке или шлифовке других металлов.

Гексагональный нитрид бора (h-BN) - важнейшая инженерная керамика с аналоговой структурой, подобной гексагональным слоям графита, в которой атомы бора и азота связаны прочными ковалентными связями, образуя гексагональные слои, содержащие гексагональные структуры, расположенные гексагонально на гексагональных слоях, что создает уникальные свойства и характеристики, не встречающиеся у других инженерных керамик.

H-BN хорошо переносит сильные удары и нагрузки, что делает его идеальным для использования в качестве материала для тиглей в металлургии алюминия, редкоземельных металлов, керамики и других металлов. Кроме того, он выдерживает высокое давление и температуру, не подвергаясь углеродной коррозии, и не вступает в реакцию с жидким металлом. Кроме того, этот материал делает h-BN отличным кандидатом для производства высокоэффективных покрытий, используемых для облицовки или покрытия промышленного оборудования.

h-BN легко обрабатывается стандартными режущими инструментами из быстрорежущей стали и, при необходимости, твердосплавными или алмазными инструментами. Это позволяет с относительной легкостью создавать сложные формы и детали, что делает h-BN идеальным материалом для применения в других областях, где другие виды керамических материалов невозможны.

Кубический нитрид бора (c-BN) получают путем прессования гексагонального h-BN под высоким давлением и при высокой температуре, подобно тому как синтетический алмаз образуется из графита. Однако, в отличие от алмаза, c-BN имеет низкую температуру плавления и абразивность, что делает его пригодным для производства твердых покрытий с отличной устойчивостью к царапинам и истиранию.

лонсдейлитовая модификация нитрида бора выделяется среди других модификаций как один из самых твердых известных материалов. Благодаря своим необычным свойствам и потенциалу превзойти даже c-BN как самый твердый материал в мире, его уникальные свойства открыли новые направления исследований в области высокоэффективных керамических материалов, которые могут привести к новым промышленным применениям; однако из-за своей ограниченной коммерческой доступности лонсдейлит остается малоиспользуемым на данный момент.

Приложения

Керамика из нитрида бора, обладающая термической, химической, электрической износостойкостью и устойчивостью к разрушению, делает ее идеальной для многих областей применения. Благодаря легкому весу, низкой диэлектрической проницаемости и высоким прочностным характеристикам, выдерживающим высокие температуры, они отлично подходят для использования в силовой электронике, требующей охлаждения, а их прочность и долговечность делают их популярными для производства режущих и шлифовальных инструментов для аэрокосмической промышленности.

Гексагональный нитрид бора (h-BN) - один из самых распространенных объемных керамических материалов. Это кристаллическое соединение имеет схожую с графитом кристаллическую структуру, однако гексагональный нитрид бора значительно тверже графита, биосовместим и способен выдерживать высокие температуры, что делает его отличным вариантом для применения в стоматологии.

Благодаря своей исключительной термической стабильности и химической инертности h-BN часто используется в качестве антикоррозионного экрана по отношению к другим материалам. H-BN может предотвратить поглощение воды из расплавленных металлов, таких как алюминиевые, магниевые и цинковые сплавы, а также из шлака, образующегося в процессе плавки, обеспечивая комплексную защиту компонентов, подвергающихся воздействию таких сред.

H-BN обеспечивает керамике, контактирующей с этими веществами, бескомпромиссную защиту от стекла, солей и большинства расплавленных металлов, не говоря уже о химическом воздействии, - непревзойденную защиту. Кроме того, она устойчива к химическим воздействиям, что делает ее пригодной для использования в суровых промышленных условиях.

Помимо своих полезных свойств, h-BN легко поддается обработке. Сложные геометрические формы с жесткими допусками могут быть быстро созданы без использования охлаждающих и смазочных жидкостей, что способствует созданию деталей с высокой точностью и повторяемостью.

Традиционные керамические материалы, такие как глинозем или диоксид циркония, могут быть сложны для обработки в сложных формах. Преимущество материала H-BN в том, что он может обрабатываться на более высоких скоростях, чем другие материалы, и поэтому больше подходит для высокопроизводительных применений.

Производство

Детали из нитрида бора обычно создаются путем горячего прессования материала при высоких температурах и давлении, в результате чего образуются плотные структуры с равномерной плотностью. В качестве альтернативы детали могут быть обработаны из цельных блоков этого материала. Независимо от метода изготовления, все компоненты из нитрида бора перед применением должны быть проверены на наличие визуальных дефектов, химический состав и физические свойства.

Керамический материал на основе нитрида бора - это чрезвычайно прочный обрабатываемый керамический материал, обладающий высокой устойчивостью к коррозии и другим агрессивным средам. Кроме того, его нереактивность позволяет использовать его в областях, требующих высокой температурной стабильности; он также не вступает в реакцию со стеклом, солями и большинством металлов, что делает его пригодным для использования в вакууме.

BN имеет множество применений и может быть найден в различных формах, от спеченного нитрида бора для высокотемпературных характеристик и износостойких абразивов и режущих материалов до износостойких материалов и покрытий из кубического нитрида бора для экструзионных инструментов, для использования в качестве разделительных агентов для процессов формовки металла и волочения проволоки, покрытий, используемых на экструзионных инструментах, разделительных агентов, используемых во время операций формовки металла или волочения проволоки, а также его свойства сопротивления тепловому удару и электроизоляционные свойства делают его подходящим выбором материала для электронных компонентов высокой мощности благодаря его свойствам сопротивления тепловому удару и электроизоляционным свойствам.

Кристаллическая структура гексагонального нитрида бора напоминает структуру графита, обеспечивая те же преимущества. Гексагональный нитрид бора, также называемый белым графитом, обеспечивает превосходную термическую стабильность, электрические свойства и способность к рассеиванию тепла, а также твердость и устойчивость к истиранию - качества, которые делают его полезным во многих промышленных приложениях.

Пиролитический нитрид бора (PBN) - это твердый нитрид бора сверхвысокой чистоты, получаемый методом химического осаждения из паровой фазы (CVD). Как следует из названия, PBN обладает превосходными высокотемпературными характеристиками, а также механической прочностью и может быть изготовлен в виде тонких листов, которые могут быть использованы в движителях на основе эффекта Холла, а также в виде нестандартных форм, предназначенных для использования в огнеупорных и полупроводниковых приложениях.

Гексагональный нитрид бора можно обрабатывать с точными допусками, что делает его отличным выбором материала для приложений со сложной геометрией. Команда Precision Ceramics имеет большой опыт работы с этим универсальным материалом и может помочь в разработке компонентов, отвечающих всем вашим требованиям. Чтобы гарантировать, что вы получите только высококачественные детали из нитрида бора в процессе производства, наши тесты качества включают в себя рентгеновскую дифракцию и инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье, которые проверяют его чистоту, кристаллическую структуру и химический состав соответственно.

Обработка

Отличительные физические свойства нитрида бора делают его выдающимся керамическим материалом, идеально подходящим для использования в различных областях промышленности. От спеченных компонентов из BN до износостойких абразивов и режущих материалов из кубического нитрида бора (cBN) - эта синтетическая техническая керамика отличается превосходной химической стабильностью и механической прочностью, а также исключительными тепловыми свойствами для универсального использования.

Нитрид бора - идеальный материал для компонентов печей, таких как плавильные кольца, изоляторы и сопла, благодаря своей хорошей микроволновой прозрачности и устойчивости к влаге, что делает его пригодным для уплотнения поверхностей, контактирующих с жидкими металлами или расплавленными шлаками. Кроме того, его отличная микроволновая прозрачность и устойчивость к влаге делают его пригодным для использования в качестве огнеупорных компонентов.

Благодаря низкому коэффициенту теплового расширения BN очень стабилен в широком диапазоне температур и не подвержен резким повышениям и понижениям температуры. Это позволяет ему выдерживать высокие температуры, не разрушаясь в жестких условиях, где другие материалы быстро трескаются или разлагаются.

BN обладает чрезвычайно низкой тепловой массой, что еще больше улучшает его тепловые характеристики. В сочетании с низким тепловым расширением и устойчивостью к окислению это делает BN отличным материалом для высокотемпературных применений, в большей степени, чем его никелевые и кобальтовые аналоги!

В виде порошка BN легко обрабатывается стандартными режущими инструментами из быстрорежущей стали. Для более сложных сортов нитрида бора (нитрид титана или ZSBN) может подойти инструмент с твердосплавными наконечниками, а для очень твердых сортов (ZSBN) - алмазный инструмент.

Гексагональный нитрид бора (ГБН) легко поддается сухой шлифовке с использованием абразивных материалов или струи воды, что делает его пригодным для точной обработки сложных форм. Кроме того, в отличие от многих керамических материалов, нитрид бора демонстрирует минимальное тепловое расширение, поэтому скорость резания остается неизменной во время фрезерования.

Спеченный нитрид бора может быть усилен оксидами и карбидами для достижения улучшенных свойств. Один из таких материалов, ZSBN, состоящий из твердых частиц ZrO2, равномерно распределенных среди мягких пластинок BN в матрице из боросиликатного стекла, значительно выигрывает от усиления оксидами и карбидами для повышения устойчивости к влаге, что делает его пригодным для изготовления колец разрыва непрерывного литья, а также распылительных сопел для расплавов легких металлов.