氮化硼:烧结板和坩埚
高温稳定性
h-BN 在惰性气氛中可承受高达 2000°C 的温度,在氧化性环境中可保持稳定至 900°C。
c-BN 在 1400°C 以下不会转化为 h-BN。
热性能
六方氮化硼的热导率比氧化铝好(平行于 c 轴:400 W/m·K,垂直于 c 轴:30 W/m·K);
它表现出较低的热膨胀系数(h-BN:平行于 c 轴 -2.7×10⁻⁶/°C,垂直于 c 轴 38×10⁻⁶/°C)。
机械性能
h-BN 硬度较低(莫氏硬度约为 2),且具有优异的加工性能;c-BN 的硬度仅次于钻石。
由于其弹性模量低,h-BN 表现出优异的抗热冲击性能。
电气性能
h-BN 是一种优质绝缘体(电阻率 > 10¹⁴ Ω·cm,介电常数 ~ 4);
c-BN 是一种宽带隙半导体(带隙宽度约为 6.4 eV)。
化学惰性
耐熔融金属(如铝和铜)腐蚀,且不与酸/碱发生反应(浓硫酸和熔融碱除外)。
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电子和半导体制造
导热基板:h-BN陶瓷用作大功率LED和射频器件的绝缘散热器。
半导体器件:PBN坩埚用于生长GaAs和GaN单晶。
微波窗口材料:h-BN 具有优异的透射性能,用于雷达和等离子体设备。
高温冶金
连铸:h-BN 用作隔离环,防止钢水粘连;
热电偶保护管:耐熔融铝和镁的腐蚀。
机械工具
润滑剂:h-BN 粉末用于润滑高温齿轮和轴承(在氧化环境中替代石墨);
超硬刀具:c-BN 刀具可加工硬化钢和铸铁(使用寿命是硬质合金刀具的十倍)。
核能与航空航天
中子吸收材料:h-BN 中的硼-10 同位素用于核屏蔽;
航空航天热防护:h-BN复合材料具有耐高温氧化性能。
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