聚晶立方氮化硼(PCBN)的发展与应用
聚晶立方氮化硼（PCBN）的发展与应用
1、前言
聚晶立方氮化硼（PCBN）是以硬质合金为基底，上面铺放一层立方氮化硼（CBN）单晶细粉（0.5～1.6mm厚）加粘结剂经高温（1400～2600℃）、高压（7～9Gpa）下压制而成的聚晶刀具材料。
聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具主要用于数控机床、多用途机床、自动线、专用高速机床、柔性生产单元或柔性生产系统对淬火钢、模具钢、硬度为HRC45~68的冷硬铸铁、淬硬锻造钢件；硬度值为HRC45~65的镍镉冷硬耐磨铸铁件；渗碳氮化或渗碳火焰淬火的淬硬件；硬度值接近HRC60的淬硬冷拔钢件；白口铸铁或压铸件；合金钢、工具钢、热喷涂、焊材料进行精加工和半精加工，同时能高速切削HRC35以上钴基和镍基高温合金、热喷涂材料、硬质合金、陶瓷及其他难加工材料，可进行高速车削、铣削、镗削、钻（铰）削等，使用车、铣代替磨削的最主要的刀具。
PCBN刀具的硬度仅次于金刚石，大大高于陶瓷刀具和硬质合金刀具，因而可加工HRC60以上的淬火钢、灰口铁、白口铁以及硬度高达HRC70以上的YG5、YG20、YG25硬质合金，其寿命为陶瓷刀具的3－5倍、硬质合金刀具的5－15倍。高耐磨性和长寿命大大提高了工件的加工精度，减少了换刀和磨刀的次数，提高了工效。
目前国内CBN磨料的制备技术已趋于成熟。解决PCBN刀具的关键技术成为“超硬材料行业”的当务之急。
第一、解决汽车制造业、轴承行业、大型铸、锻件高精加工的关键工具，具有高精度、高效率、高耐用度、综合成本低的关键刀具材料。
第二、国防工业加工高耐磨合金、喷涂材料必不可少的工具。
第三、具有广泛的市场前景，在机械加工业，可加工各种黑色金属，特别是 PCBN可成为替代硬质合金刀具的新型材料，是硬质合金刀具材料加工综合效益的8－10倍。
第四、可形成较大的产业化基地，年产值达到十亿元以上。
第五、其研究水平可达到国际先进水平，替代进口，并能出口创汇。
2、聚晶立方氮化硼（PCBN）的特性
①高硬度和优良的耐磨性
CBN是人工合成的，其硬度仅次于金刚石，晶粒硬度可达HV8000～HV9000，远远高于陶瓷和硬质合金。PCBN复合片的硬度(通常为HV3000～HV5000)主要取决于CBN的含量，一般CBN 含量在40%～95%之间。随着CBN含量的增加，PCBN的硬度增加；而耐磨性与CBN含量之间不是单调关系，不同加工条件下有不同最佳值，加工模具钢时，CBN含量大约为55%时，其刀具最耐磨。
②立方氮化硼有很高的热稳定性
立方氮化硼的耐热温度高达1400－1500℃，比金刚石的耐热温度（700－800℃）几乎高一倍。立方氮化硼在1370℃以上才由立方晶体转变为六方晶体而开始软化，用它制作刀具可以高速切削高温合金，其切削速度比硬质合金刀具高3－5倍。
③立方氮化硼有极强的化学稳定性
立方氮化硼是化学惰性特别大的物质，在中性还原气体介质中，对酸碱都是稳定的，与碳在2000℃时才起反应，与铁族材料在1200－1300℃时也不起反应。立方氮化硼与各种材料的粘结和扩散作用比硬质合金小得多，可以用来切削金刚石不能切削的钢铁材料。
④立方氮化硼的导热性能好
立方氮化硼的导热系数为79.54w/m.k,仅次于金刚石（146.5 w/m.k）.并且随着温度得体高立方氮化硼的导热系数逐渐增大，有利于切削区的温度和刀具的扩散磨损。
⑤较低的摩擦系数：PCBN与不同材料的摩擦系数为0.1－0.3，较低的摩擦系数使切削力减小，切削温度降低，不易产生积屑，有利于提高加工材料的表面质量。
⑥可重磨。PCBN刀具的聚晶切削刃采用先进的镶嵌工艺，镶嵌牢固。可采用粒度180－240目的人造金刚石树脂砂轮在普通工具磨床上刃磨，方便用户，降低刀具成本。
3、PCBN技术发展趋势
由于CBN的三高性；高硬度、高的热稳定性和高的与铁族元素的惰性，在工业发达国家将其作为提高及加工工业中的经济效益（节能、高效、精密、自动化）的重要工具材料加以发展，尤其在军工、宇航、喷涂焊加工工业中更为突出。
由于单晶CBN的粒度小，而且存在易劈裂的“解理面”，不能直接用于制造切削刀具，因此在工业上作切削刀具大多是聚晶的PCBN，PCBN是由无数细小的CBN单晶构成，PCBN因而无方向性，会使劈裂的影响大大减少，而且随着切削过程刀具的磨损，会连续露出新鲜的晶体。
CBN单晶表面有一层致密的氧化硼薄膜，这层薄膜阻碍了CBN晶粒间的直接键合，所以难得到CBN与CBN之间的直接键合的高强度的PCBN，因而在聚合过程中加入多种结合剂材料以加强CBN晶粒间的连接。
目前国内外PCBN的结合剂基本有两种类型。第一种是由金属及其合金组成的金属结合剂。这种结合剂对提高PCBN的韧性起到良好的作用，但在高温条件下结合剂软化，对PCBN的耐磨性起到副作用。第二类是目前正在发展的陶瓷与金属或金属合金组成的结合剂。因为纯陶瓷结合剂可以解决高温条件下软化的问题，但这种PCBN抗冲击性能差，寿命短，而由陶瓷和金属组成的混合机的结合剂，这弥补了纯金属结合剂和纯陶瓷结合剂的各自缺点。
目前世界先进国家如美国G.E.公司，英国De.Beers公司，以及日本住友公司等大公司在金属陶瓷复合聚晶立方氮化硼PCBN研究与应用方面投入大量的人力和物力，对其进行不断试验研究。
由G.E.公司研究的 BEN Compact复合片直径为8.3mm、13.2mm、23.5mm、50.8mm。片的总厚度分别为1.6mm、3.2mm、4.8mm,其中的PCBN净厚分别为0.6mm、1.2mm、1.6mm，适用于切削高硬度高速钢、冷硬铸铁、超硬耐磨合金等。
由De.Beers公司研究的AMBORITE和DB80、DB50的PCBN是用CBN的不同粒径、不同含量和不同粘结剂合成，适用于高速切削淬火钢、高硬度轧辊，加工表面十分光洁。
日本住友电工公司生产的BNX0等PCBN产品都具有优良的耐磨性，其PCBN刀具广泛应用于切削加工，替代硬质合金刀具，在加工不锈钢方面具有优异的效果。其PCBN刀具用量已占硬质合金、陶瓷刀具市场的50％。
文献表明陶瓷组分中氧化铝、氮化铝、硼化铝等成分烧结时对提高PCBN的强度有较的效果，高熔点金属组份可用TiC、TiN、WC、NBe等尤其是以Ti为主的化合物。如除TiC、TiN 外的（TiW）C、TiW、TiTa等加入后对PCBN的抗磨性和抗破损性都会有所提高。粘结合金除Co.Ni外可以采用与陶瓷结合剂亲和性好的元素，如用Sb、Sn、Mg、Cu等。稀土元素在烧结过程中会起到积极的作用。如加入Y、Dy等的氧化物和氮化物以及Ce、Nd、Gd、Lu等元素也可以，这些稀土元素与硼化铝和硼化钛一起渗入到CBN晶粒间和陶瓷结合剂中，会促使聚晶致密，提高PCBN的强度。
由于CBN由高强度的共价键构成，烧结高纯度的CBN结合体是相当困难的，或者说需要更高的压力（大约7GPa）才能得到致密的烧结体。最近XiaoZhengRong的报告指出，渗透到CBN和WC混合层中的Co在CBN烧结过程中起到重要的影响。XiaoZhengRong和Takaaki Tsurumi研究了CBN-A1的烧结，和在高温高压烧结过程中的化学反应，研究发现，经过固态的CBN和熔融态的A1反应，产生了新的物质A1N，A1B2,和α-A1B2，烧结过程中观察到了A1N和A1B2的快速晶粒长大，这将有利于烧结体机械强度。
日本三菱金属公司以陶瓷TiCN-A12O3、TiN-TiCN-TiB2与CBN复合制备PCBN，耐高温性能好。
刘一波等以A1-TiC 0.47-B与CBN掺杂制备PCBN，对燃烧过程中的化学反应进行了初步研究，发现A1-Ti燃烧反应形成液相A1Ti3、TiA1、TiA13相并与CBN反应生成A1N、A1B、TiN、TiB2，同时反应区的高温导致CBN颗粒表面六方化，降低了表面硬度。
王艳辉等以ZrO2（Y2O3）增韧的Si3N4与CBN复合制备PCBN，研究了ZrO2的相变及增韧机理，发现相变增韧与微裂纹增韧作用相互叠加。
国内主要研究单位郑州磨料磨具磨削研究所、中国地质大学、河南工业大学、燕山大学在PCBN方面进行了一些研究。其中国内采用A1-TiC-Co或Ni-Co作为PCBN粘合剂取得了一定的效果。
4、PCBN应用发展趋势
自七十年代中叶PCBN刀具在若干难加工材料的切削实践中获得成功以来，世界先进工业国家均投入大量的人力物力对其不断地进行着试验研究，当前，各国为PCBN的使用开辟的新领域有：
①用于精密加工
目前，将经过特殊磨削的PCBN刀具用于超精密车床上，在切削深度为15～20μm、进给量为0.608μm／r转的条件下，切削加工表面光洁度可达Rmax＝0.0254μm。在一般精密数控车床上切削不锈钢，可获得Rmax＝0.2μm以内的表面粗糙度。
②用于铸铁的高速铣削
在日本、英国和德国均有应用实例，并已显示出较大的优越性，主要有：切削速度高，使用寿命长而稳定，与陶瓷刀具相比，提高使用寿命20～30倍，切削时工件尺寸精度稳定，可减少尺寸调整次数，加工表面光洁度良好，可缩短珩磨等下道工序的加工时间。
③用于旋转刀具
PCBN旋转刀具如日本住友公司的Sumiboron绞刀及用于模具和工具修整及精加工的立铣刀和镗刀。因为PCBN为厚度1.6mm的聚合体，在使用时，必须用焊料将硬质合金基体焊接在刀体上，可用于PCBN钻头和螺旋齿立铣刀。
④精加工淬硬齿轮
去除螺旋伞齿轮淬火变形量是相当困难的一种加工。目前普遍采用一对齿轮配合研磨或者用手工逐齿进行修正，不仅耗时长，而且齿距精度不够理想。采用PCBN刀具加工模数为7的淬硬螺旋伞齿轮，能获得研磨和手工修磨无法得到的齿距精度，合传动噪音可降低2～8分贝。最近采用PCBN刀具加工模数为4的小型齿轮也取得了良好的效果。
⑤切削陶瓷
陶瓷是继金属材料之后的新一代机械工程材料，但陶瓷的加工问题一直困扰着金属切削界。目前普遍采用的金刚石砂轮磨削工艺还存在着加工效率低、加工成本高等缺点。日本的研究的人员采用PCBN刀具、等离子焰加热切削陶瓷，取得了良好的效果，加工效率提高3～10倍，工件表面粗糙度可达Ra0.6～0.15μm。
PCBN刀具的高耐磨性使之特别适用于自动化、控制化生产，而这些生产方式是当今世界机械加工业发展的趋势，因而CBN刀具的应用是必然的，发展潜力巨大。
（1）市场需求潜力大。
（2）机床等工作条件的更新推动了PCBN刀具应用增长。
（3）PCBN刀具的特性促进使用增长。随着切削速度向高和超高速方向发展以及高速切削工艺的成熟，会促进PCBN刀具的使用增长。
（4）从成本分析。但从表面价格看，PCBN刀具比其他刀具似乎贵，但从减少机床占用、生产效率提高、免回火硬加工等综合分析，成本是降低的。且随着进一步科研研究，PCBN刀具的制造成本降低，性能更新，会使用户更加受益。
中国在超硬材料金刚石与CBN合成制备方面，已成为世界生产大国，大批量出口。CBN磨料制备，河南已成为了主要基地，郑州高新区富耐克以及南阳中南光学仪器厂，均大批量生产并出口。但国内难加工材料主要依靠进口美国GE、日本住友、昭和电工的刀具和磨具。韩国在此领域研究速度很快，河南省在CBN磨料生产、研究方面具有领先地位，开展CBN 制品研究，解决其关键技术及产业化生产已迫在眉睫。应尽快占领国内市场，形成主要生产基地。
总之，刀具材料一直在不断地更新发展，远无止境。我国也有很多科研部门正在加紧新型PCBN复合片和PCBN聚合体的研制，与国外的PCBN刀具性能差别也正在缩小，相信不久的将来一定会带来我国PCBN刀具应用的大发展。
晶闸管及其应用讲解
晶闸管及其应用 课程目标 1 了解晶闸管结构，掌握晶闸管导通、关断条件 2 掌握可控整流电路的工作原理及分析 3 理解晶闸管的过压、过流保护 4 掌握晶闸管的测量、可控整流电路的调试和测量 课程内容 1 晶闸管的结构及特性 2 单相半波可控整流电路 3 单相半控桥式整流电路 4 晶闸管的保护 5 晶闸管的应用实例 6 晶闸管的测量、可控整流电路的调试和测量 学习方法 从了解晶闸管的结构、特性出发，掌握晶闸管的可控整流应用，掌握晶闸管的过压和过流保护方式，结合实物和实训掌握晶闸管管脚及好坏的判断，通过应用实例，了解晶闸管的典型应用。 课后思考 1晶闸管导通的条件是什么？导通时，其中电流的大小由什么决定？晶闸管阻断时，承受电压的大小由什么决定？ 2为什么接电感性负载的可控整流电路的负载上会出现负电压？而接续流二极管后负载上就不出现负电压了，又是为什么？ 3 如何用万用表判断晶闸管的好坏、管脚？ 4 如何选用晶闸管？
晶闸管的结构及特性 一、晶闸管外形与符号： 图5.1.1 符号 图5.1.2 晶闸管导通实验电路图 为了说明晶闸管的导电原理，可按图5.1.2所示的电路做一个简单的实验。 （1）晶闸管阳极接直流电源的正端，阴极经灯泡接电源的负端，此时晶闸管承受正向电压。控制极电路中开关S断开(不加电压)，如图5.1.2(a)所示，这时灯不亮，说明晶闸管不导通。 （2）晶闸管的阳极和阴极间加正向电压，控制极相对于阴极也加正向电压，如图5.1.2(b)所示.这时灯亮，说明晶闸管导通。 （3）晶闸管导通后，如果去掉控制极上的电压，即将图5.1.2(b)中的开关S断开，灯仍然亮，这表明晶闸管继续导通，即晶闸管一旦导通后，控制极就失去了控制作用。 （4）晶闸管的阳极和阴极间加反向电压如图5.1.2(C)，无论控制极加不加电压，灯都不亮，晶闸管截止。 （5）如果控制极加反向电压，晶闸管阳极回路无论加正向电压还是反向电压，晶闸管都不导通。 从上述实验可以看出，晶闸管导通必须同时具备两个条件： (1) 晶闸管阳极电路加正向电压； (2) 控制极电路加适当的正向电压(实际工作中,控制极加正触发脉冲信号)。
聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具及存在的问题
聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具及存在的问题 作者：admin 发表时间：2011-12-23 11:17:49 点击：132 CBN颗粒的大小不但对PCBN刀具的切削表面质量有影响，而且对PCBN烧结时粘结剂的烧结能力起到一定的作用。一般来说，CBN颗粒度越小，PCBN刀具切削表面质量越好，刀具抗冲击能力和耐磨性越好，因此，在加工淬硬钢并且要求高的表面质量（即实现PCBN刀具的“以车代磨”）时，PCBN刀具所采用中的CBN颗粒应取较小值。但另一方面，由于PCBN刀片的烧结是通过“毛细现象”即各种粘结剂元素渗透到CBN颗粒之间实现的，如果CBN颗粒太小，CBN颗粒间的间隙就会减小，从而使得粘结剂元素的渗透量减小。因此，烧结时CBN颗粒又应选得大一些。综合考虑以上两种因素，CBN烧结时应多选择混合粒度，并根据所选粘结剂粘结能力的不同而确定不同的粒度范围。 （3）CBN晶粒含量 PCBN刀具中的CBN晶粒含量对PCBN刀具的硬度、导热性有较大的影响。CBN含量越高，刀具的硬度越高，导热性越好。高含量PCBN刀具（一般CBN含量为80%～90%）是以CBN之间的直接结合为主，具有高硬度和高导热性。这类PCBN刀具适合加工高硬度合金和组织中含有高硬质点的材料，如冷硬铸铁、耐热合金等。目前此类刀具刀片主要有GE公司的BZN6000，Element Six公司的AMB90，住友电工公司的BN100、BN600等。低含量PCBN刀片多为陶瓷粘结剂，耐热性好，易于加工淬硬钢（合金钢、轴承钢、模具钢、碳钢等），利用切削区内热滞留高温形成的金属软化效应进行切削。GE公司的BZN8100、BZN8200，Element Six公司的DBC50，住友电工公司的NB300、NB220以及山高公司的CBN10、CBN100、CBN150等均属于此类。 （4）粘结剂 CBN烧结所需的粘结剂：①物理化学性能越接近CBN越好，这样不会过多的削弱烧结后PCBN刀具的切削性能；②易于达到熔点温度或在此温度下具有较好的塑性；③相对于CBN具有足够的化学活性，具有使六方氮化硼（HBN）向CBN转化的催化性。 目前，常用到的粘结剂按其物理化学性质可分为金属粘结剂（如Ni、Co、Ti、Ti-Al 等）和陶瓷粘结剂（如TiN、TiC、TiCN、Al2O3等）；按作用可分为催化剂（如Al、AlN、AlB2、Si等）和溶解剂（如Ti、Ni、Co、TiN、TiC、TiCN等）。粘结剂种类和含量都对PCBN刀片的性能有不同的影响。碳化物、氮化物、碳氮化物可以提高PCBN刀片的抗化学磨损能力和抗冲击能力，但含量过高会降低刀具硬度，使刀具寿命缩短；钴是最常用的粘结剂，可以提高CBN烧结时的烧结度；Ti陶瓷粘结剂可以提高PCBN刀片的韧性；铝及铝的化合物可与CBN颗粒及其它粘结剂发生反应，使CBN颗粒粘结得更加牢固，提高刀具耐磨性；Si和Al、AlN、AlB2的混合物是HBN向CBN转化的有效催化剂，在陶瓷粘结剂里加入少量的Al、Si还可以增强CBN间的粘结，形成连续的陶瓷相；以铝化镍作为粘结剂的PCBN复合片导电性好，适于采用低成本电火花进行切割。
六方氮化硼陶瓷材料的性质和用途
六方氮化硼（HBN）陶瓷的性质和用途 六方氮化硼是使用最普遍的氮化硼形态，为松散、润滑、易潮湿的白色粉末，真密度 2.29g/cm 3.，和石墨的晶体结构比较相近，为类似石墨的层状结构。 机械性能上，HBN是一种软性材料，莫氏硬度2，机械强度低但比石墨高。由于BN晶体的 类石墨层状结构，由片状晶体热压成型的致密HBN瓷体具有一定程度的定向排列，这种微 观组织使HBN制品的某些性能具有较明显的各向异性特性。热压HBN的机械性能在平行 于受压方向的强度比垂直于受压方向的强度大（见表1）。 表 1 HBN陶瓷的机械强度及其与石墨和Al2O3的对比 HBN 石墨Al2O3 平行方向垂直方向 抗压强度/MPa 315 238 35~80 1200~1900 抗弯强度/MPa 60~80 40~50 15~25 220~350 六方氮化硼热膨胀系数低，热导率高，所以抗热震性优良，在1200~20℃循环数百次也不破坏。无明显熔点，在0.1MPa氮气中于3000℃升华。在氮气气氛中最高使用温度2800℃， 在氧气气氛中的稳定性较差，使用温度900℃以下。表2为HBN和几种低热膨胀系数陶瓷 性能的比较。从表中可以看出，HBN的热膨胀系数相当于石英，但其热导率却为石英的10倍。 表2 HBN和其它材料的热性能 HBN BeO Al2O3滑石瓷ZrO2石英玻璃氟树脂 最高使用温度/℃900（氧气） 2800（氮气） 2000 1750 1100 2000 130 25 热导率[(w/m.k)] 25.1 255.4 25.1 2.51 2.09 1.67~4.19
六方氮化硼是热的良导体，又是典型的电绝缘体。常温电导率可达1016~1018Ω. cm ，即使在 1000℃，电阻率仍有1014~106Ω. cm 。HBN 的介电常数3~5。，介电损耗为（2~8）×10-4，击穿强度为Al 2O 3的两倍，达30~40kV/mm 。 HBN 有优良的化学稳定性。对大多数金属熔体，如钢、不锈钢、Al 、Fe 、Ge 、Bi 、Cu 、Sb 、Sn 、In 、Cd 、Ni 、Zn 等既不润湿又不发生作用。因此，可用作高温热电偶保护套，熔化金属的坩埚、器皿、输送液体金属的管道，泵零件、铸钢的模具以及高温电绝缘材料等。 六方氮化硼（HBN ）具有较高的热导率、低的介电常数和介电损耗、可靠的电绝缘性能、低的热膨胀系数、良好的抗热震性能、优异的加工性能、对大多数金属不浸润、质轻、透微波和红外线、非常高的耐热性等优异性能，是一种重要的宇航材料，在运载火箭、飞船、导弹、卫星等飞行器无线电系统中得到了广泛应用。 热膨胀系数/10-6℃-1 0.7（⊥） 7.5（∥） 7.8 8.6 8.7 10.0 6.5
立方氮化硼(PCBN)刀片的性能及应用
立方氮化硼(PCBN)刀片的性能及应用 聚晶立方氮化硼的特性： 1、硬度高、耐磨性好。 立方氮化硼烧结体的硬度一般在3500~4000Hv，陶瓷； 2400Hv，硬质合金1800Hv左右。高硬度带来了相当好的耐磨性，一般讲，立方氮化硼的耐磨性是涂层合金的30倍，是无涂层硬质合金的50倍，是陶瓷刀片的15~20倍。 2、热稳定性高；立方氮化硼在1370以上才开始由立方晶体向六方晶体转化；在1000C的高温下切削，其表面不会产生氧化，高温下硬度降低程度也比硬质合金和陶瓷刀片小的多，这就为高速切削创造了条件。 3、化学稳定性好： 立方氮化硼化学惰性特别大，在中性空气介质中，对酸碱都是稳定的，与碳在2000不起反应，与铁族材料在1200C~1300C时也不起反应适应于切削黑色金属材料。 4、导热性好；导热系数为 79、54w/m,k，仅次于金刚石，随温度提高，导热系数逐渐增大，有利于散热。 5、磨擦系数低： 磨擦系数为0、1~0、3系数抵使切削力小切削温度低不异常时光、不易产生粘削有利于表面质量。
6、刃磨性： 立方氮化硼刀片可反复刃磨，方便用户降低了刀具成本。 聚晶立方氮化硼的应用： 针对此特性，上海衡盾工业设备有限公司，创造性的在国内首先推出整体立方氮化硼刀片，推广到全国的硬质材料加工行业，取得了丰项的成果，积累了许多成功的使用经验。 工业泵渣浆泵生产 根据泵行业过流部件的材料特点及加工特性，在Cr15Mo3铸铁件的试切中取得了成功。采用我们的CBN刀具以后，能顺利的实现一次硬化加工，免除了退火再淬火2道工序，节约了大量的人力、电力。切削参数的大幅度提高，大大提高了生产效率。 轧辊加工国内许多大型轧辊企业已经使用超硬刀具对冷硬铸铁、淬火钢等各类轧辊进行荒车、粗车和精车，均取得了良好的效益，效率提高了2-6倍，节约加工工时和电力50%-80%。如某轧辊公司对硬度HRC65的冷硬铸铁轧辊粗车，半精车时采用我们的RNMN和SNMN的整体CBN刀片，切削速度提高了3倍，每车一根轧辊，节约电力、工时费400多元,取得了巨大得经济效益、汽车零部件加工 我公司结合国内汽车零部件生产向着高速、高效率、高精度的发展方向，适时开发出适合汽车零部件加工的刀具，目前已经在灰铁的半精、精车加工及各类材料淬火后的精加工中取得成功，极大的提高了客户的生产效率，降低生产费用。如灰铁刹车
氮化硼
氮化硼 科技名词定义 中文名称： 氮化硼 英文名称： Boron nitride 定义： 由ⅢA族元素B和ⅤA族元素N化合而成的共价半导体材料。分子式为BN。有两种晶型，六方BN较软，称“白色石墨”，立方BN硬度高，与金刚石相当。 应用学科： 材料科学技术（一级学科）；半导体材料（二级学科）；化合物半导体材料（二级学科） 氮化硼 氮化硼是由氮原子和硼原子所构成的晶体。化学组成为43.6%的硼和56.4%的氮，具有四种不同的变体：六方氮化硼（HBN)、菱方氮化硼（RBN）、立方氮化硼(CBN)和纤锌矿氮化硼(WBN)。 管制信息 本品不受管制 名称 中文名称：氮化硼 英文别名：Boron nitride CAS号 10043-11-5 EINECS号 233-136-6 化学式 BN 相对分子质量 24.82 性状 六方晶系结晶。最常见为石墨晶格。有一种一氮化硼立方结晶的变体被认为是已知的最硬的物质。也有无定形变体。具有抗化学侵蚀性质。不被无机酸和水侵蚀。在热浓碱中硼碳键被断开。1200℃以上开始在空气中氧化。稍低于3000℃时开始升华。真空时约2700℃开始分解。微溶于热酸，不溶于冷水。相对密度2.25。熔点3000℃。 储存 密封保存。 用途 制造合金、耐高温材料。半导体。核子反应器。润滑剂。 制取 将B2O3与NH4Cl共熔，或将单质硼在NH3中燃烧均可制得BN。通常制得的氮化硼是石墨型结构，俗称为白色石墨。另一种是金刚石型，和石墨转变为金刚石的原理类似，石墨型氮化硼在高温（1800℃）、高压（800Mpa）下可转变为金刚型氮化硼。这种氮化硼中B－N键长（156pm）与金刚石在C－C键长（154pm）相似，密度也和金刚石相近，它的硬度和金刚石不相上下，而耐热性比金刚石好，是新型耐高温的超硬材
立方氮化硼(CBN)
立方氮化硼（CBN）的優點及用途 立方氮化硼CBN(Cubic Boron Nitride）是20世紀50年代首先由美國通用電氣（GE）公司利用人工方法在高溫高壓條件下合成的，其硬度僅次於金剛石而遠遠高於其它材料，因此它與金剛石統稱為超硬材料。立方氮化硼是由六方氮化硼和觸媒在高溫高壓下合成的，是繼人造金剛石問世後出現的又?種新型高新技術產品。它具有很高的硬度、熱穩定性和化學惰性，以及良好的透紅外形和較寬的禁帶寬度等優異性能，它的硬度僅次於金鋼石，但熱穩定性遠高於金鋼石，對鐵系金屬元素有較大的化學穩定性。立方氮化硼磨具的磨削性能十分優異，不僅能勝任難磨材料的加工，提高生產率，還能有效地提高工件的磨削質量。立方氮化硼的使用是對金屬加工的?大貢獻，導致磨削髮生革命性變化，是磨削技術的第二次飛躍。
立方氮化硼有單晶體和多晶燒結體兩種。單晶體是把六方氮化硼和觸媒在壓力為3000～8000兆帕、溫度為800～1900℃範圍內製得。典型的觸媒材料選自鹼金屬、鹼土金屬、錫、鉛、銻和它們的氮化物。立方氮化硼的晶形有四面體的截錐、八面體、歪晶和雙晶等。工業生產的立方氮化硼有黑色、琥珀色和表面鍍金屬的，顆粒尺寸通常在1毫米以下。它具有優於金剛石的熱穩定性和對鐵族金屬的化學惰性，用以製造的磨具，適於加工既硬又韌的材料，如高速鋼、工具鋼、模具鋼、軸承鋼、鎳和鈷基合金、冷硬鑄鐵等。用立方氮化硼磨具磨削鋼材時，大多可獲得高的磨削比和加工表面質量。 立方氮化硼CBN用途： 1.製造磨具 2.製成聚晶複合片用作刀具材料 立方氮化硼CBN特性： CBN硬度僅次於金剛石，而熱穩定性遠高於金剛石，對鐵系金屬元素有較大的化學惰性。因此，CBN加工黑色金屬材料有獨到之處，
氮化硼三种合成方法的讨论
氮化硼三种合成方法的讨论 摘要:氮化硼是一种重要的化工原料,它是一种耐高温的材料,一页是一种优良的绝缘材料，在耐火材料和电子工业中已得到广泛的应用。本文从反应方向，原料价格及环保等方面对三种氮化硼合成方法进行了比较和探究。 一、引言 1、氮化硼简介 氮化硼的分子式为BN，它是由氮原子和硼原子组成的化合物。具有四种不同的结构：六方氮化硼（HBN)、菱方氮化硼（RBN）、立方氮化硼(CBN)和纤锌矿氮化硼(WBN)。氮化硼于碳是等电子体，具有抗化学侵蚀性质，不被无机酸和水侵蚀。1200℃以上开始在空气中氧化，稍低于3000℃时开始升华，真空时约2700℃开始分解。微溶于热酸，不溶于冷水，相对密度2.25，熔点3000℃。 硼，原子序数5，原子量10.811。硼为黑色或银灰色固体。晶体硼为黑色，熔点约2300℃，沸点3658℃，密度2.34克/立方厘米；硬度仅次于金刚石，较脆。 氯化硼，无色发烟液体或气体，有强烈臭味，易潮解。熔点 -107.3℃沸点：12.5℃溶解性溶于苯、二硫化碳 三氧化二硼（化学式：B2O3）又称氧化硼，是硼最主要的氧化物。它是一种白色蜡状固体，一般以无定形的状态存在，很难形成晶体，但在高强度退火后也能结晶。它是已知的最难结晶的物质之一。
二、 反应方法分析 合成氮化硼有以下三种方法： 1、 用单质B 与N 2反应： B(s) + 1/2N 2(g) = BN(s) 2、 用BCl 3与NH 3反应: BCl 3(g) + NH 3(g) = BN(s) + 3HCl(g) 3、 用B 2O 3与NH 3反应: B 2O 3 (s) + 2NH 3(g) = 2BN(s) + 3H 2O(g) a 、反应方向 查找书后附录可知： 1、 B(s)： 1()f m kJ mol H -Θ? = 0；1 ()f m G kJ mol Θ-? = 0； 11()f m S J mol K Θ--?? = 5.86； N 2(g)： 1()f m kJ mol H -Θ? = 0；1 ()f m G kJ mol Θ-? = 0； 11()f m S J mol K Θ--?? =191.50； BN(s)： 1()f m kJ mol H -Θ? = -254.39；1 ()f m G kJ mol Θ-? = -228.45； 11()f m S J mol K Θ--?? =14.81； 1()r m kJ mol H -Θ? = -254.39；11 ()r m S J mol K Θ--?? =-86.8； 该反应的标准吉布斯函数变为：
碳化硼特性
碳化硼特性 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
碳化硼特性 B 4 C 具有高熔点、高硬度、低密度等优良性能，并具有良好的中子吸收能力 和抗化学侵蚀能力，因而广泛应用于耐火材料、工程陶瓷、核工业、宇航等领域。化学计量分子式为 B 4C,碳化硼存在许多同分异构体,含碳量从8％-20％,最 稳定的碳化硼结构是具有斜方六面体结构的B 13C 2 、B 13C 3、B 4C 和其它接近于B 13C 3的相。碳化硼斜方六面体结构中包括12个二十面的原子团簇，这些原子团簇通过共价键相互连接，并在斜方六面体的对角线上有一个三原子链。多硼的十二面体结构位于斜方六面体的顶点。硼原子和碳原子可以在二十面体和原子链上互相替代 ，这也是碳化硼具有如此多的同分异构体的主要原因。正因为碳化硼的特殊结构，使之有很多优 良的物理、机械性能。 碳化硼最重要的性能在于其超常的硬度(莫氏硬度为，显微硬度为55GPa-67G Pa)，是最理想的高温耐磨材料；碳化硼密度很小，是陶瓷材料中最轻的，可用于航天航空领域；碳化硼的中子吸收能力很强，相对于纯元素B 和Cd 来说，造价低、耐腐蚀性好、热稳定性好，广泛用于核工业，碳化硼中子吸收能力还可以通过添加B 元素而进一步改善；碳化硼的化学性能优良，在常温下不与酸、碱和大多数无机化合物反应，仅在氢氟酸一硫酸、氢氟酸一硝酸混合物中有缓慢的腐蚀，是化学性质最稳定的化合物之一；碳化硼还具有高熔点、高弹性模量、低膨胀系数和良好的氧气吸收能力等优点。 不可否认，相对于其它陶瓷材料而言，碳化硼的强度和韧性略显偏低，尤其是断裂韧性低，影响了该材料的可靠性和应用性。但是可利用晶粒细化，相变韧化，相复合等多种手段使碳化 硼材料强韧化。众所周知，碳化硼的烧结温度过高、抗氧化能力差以及对金属的稳定性
CBN立方氮化硼
立方氮化硼 立方结构的氮化硼，分子式为BN,其晶体结构(图1)类似金刚石，硬度略低于金刚石，为HV72000～98000兆帕，常用作磨料和刀具材料。1957年，美国的R.H.温托夫首先研制成立方氮化硼。 1简介编辑 立方氮化硼 cubic boron nitride 立方结构的氮化硼，分子式为BN，其晶体结构（图1）类似金刚石，硬度略低于金刚石，为HV72000～98000兆帕，常用作磨料和刀具材料。1957年，美国的R.H.温托夫首先研制成立方氮化硼。 很长一段时间里，立方氮化硼被认为在自然界不存在，直至2009年，美国加州大学河滨分校、劳伦斯2利弗莫尔国家实验室的科学家和来自中国、德国科研机构的同行一起，在中国青藏高原南部山区地下约306公里深处古海洋地壳的富铬岩内找到了这种矿物，其在大约1300摄氏度高温、118430个大气压的高压条件下形成了晶体。该团队以中国地质科学院地质研究所教授方青松的名字将新矿物命名为qingsongite（后缀ite表示矿物）。国际矿物学协会在2013年8月正式承认了这是一种新的矿物——立方氮化硼。其原子结构与金刚石中的碳原子结构类似,因此它具有高密度的特性,硬度可媲美钻石,常被用作磨料和刀具材料。立方氮化硼CBN(Cubic Boron Nitride）是20世纪50年代首先由美国通用电气（GE）公司利用人工方法在高温高压条件下合成的，其硬度仅次于金刚石而远远高于其它材料，因此它与金刚石统称为超硬材料。
立方氮化硼是由六方氮化硼和触媒在高温高压下合成的，是继人造金刚石问世后出现的又一种新型高新技术产品。它具有很高的硬度、热稳定性和化学惰性，以及良好的透红外形和较宽的禁带宽度等优异性能，它的硬度仅次于金钢石，但热稳定性远高于金钢石，对铁系金属元素有较大的化学稳定性。立方氮化硼磨具的磨削性能十分优异，不仅能胜任难磨材料的加工，提高生产率，还能有效地提高工件的磨削质量。立方氮化硼的使用是对金属加工的一大贡献，导致磨削发生革命性变化，是磨削技术的第二次飞跃。 2分类编辑 立方氮化硼有单晶体和多晶烧结体两种。单晶体是把六方氮化硼和触媒在压力为3000～8000兆帕、温度为800～1900℃ 范围内制得。典型的触媒材料选自碱金属、碱土金属、锡、铅、锑和它们的氮化物。立方氮化硼的晶形有四面体的截锥、八面体、歪晶和双晶等。工业生产的立方氮化硼有黑色、琥珀色和表面镀金属的，颗粒尺寸通常在1毫米以下。它具有优于金刚石的热稳定性和对铁族金属的化学惰性，用以制造的磨具，适于加工既硬又韧的材料，如高速钢、工具钢、模具钢、轴承钢、镍和钴基合金、冷硬铸铁等。用立方氮化硼磨具磨削钢材时，大多可获得高的磨削比和加工表面质量。 3制作方法编辑 立方氮化硼多晶烧结体的主要制法有：①用立方氮化硼微粉和少量结合剂(如钴、铝、钛和氮化钛等），在压力4000～8000兆帕、温度为1300～1900℃下烧结而成；②以立方氮化硼微粉和结合剂为一层，以硬质合金（片或粉）为一层，在上述压力、温度下把两者烧结在一起，制得带 立方氮化硼 硬质合金衬底的多晶烧结体，这种烧结体具有高的强度，同时保持立方氮化硼的原有理化性能，可制成直径达16毫米的圆片，切割加工成适当形状后，作为车刀和镗刀的刀头，适于切削淬火钢、铸铁和镍基合金等。 4最新新闻编辑
晶闸管及其应用教案
课题 任务九晶闸管及其应用 9.1 单、双向晶闸管和单结晶闸管的认识和检测 课型 新课授课班级授课时数 2 教学目标 了解单向、双向晶闸管和单结晶体管的结构、引脚、主 要参数、基本特性 教学重点 万用表的正确使用方法 教学难点 单、双向晶闸管和单结晶闸管的认识和检测 学情分析 教学效果 教后记
Ａ、导入新课 实物展示：向学生展示单向、双向晶闸管和单结晶体管，提出本次课任务。 B、新授课 基础知识 一、单向晶闸管 ㈠外形 单向晶闸管的外形如图9-1所示。 图9-1 单向晶闸管外形 ㈡结构与符号 单向晶闸管是由三个PN结及其划分为四个区组成，如图9-2所示。由外层的P型和N型半导体分别引出阳极A和阴极K，由中间的P型半导体引出控制极G。文字符号用“V”表示。 (a)结构(b)符号 图9-2 单向晶闸管的结构与符号展示法 （结合演示讲解） 实物展示
㈢工作特性 ⒈单向晶闸管的导通必须具备两个条件： ①在阳极（A）与阴极（K）之间必须为正向电压（或正向偏压）；即： U AK＞0； ②在控制极（G）与阴极（K）之间也应有正向触发电压；即：U GK ＞0。 ⒉晶闸管导通后，控制极（G）将失去作用，即：当U GK＝0，晶闸管仍然导通。 ⒊单向晶闸管要关断时必须满足： 使其导通（工作）电流小于晶闸管的维持电流值或在阳极（A）与阴极（K）之间加上反向电压（反向偏压）；即：I V＜I H或U AK＜0。 二、双向晶闸管 ㈠外形 双向晶闸管的外形如图9-3所示。 图 9-3 双向晶闸管外形 ㈡结构与符号 双向晶闸管的结构与符号如图9-4所示，它是一个NPNPN五层结构的半导体器件，其功能相当于一对反向并联的单向晶闸管，电流可以从两个方向通过。所引出的三个电极分别为第一阳极T1、第二阳极T2和控制极G。结合演示讲解 实物展示
立方氮化硼合成
立方氮化硼的性质与应用 氮化硼是由氮原子和硼原子所构成的晶体。化学组成为43.6%的硼和56.4%的氮，具有4种不同的变体：六方氮化硼(HBN )、菱方氮化硼(RBN)、立方氮化硼(CBN)和纤锌矿型氮化硼(WBN)。 第一节氮化硼的结构 氮、硼原子采取不同杂化方式互相作用，可形成不同结构的氮化硼晶体。当氮、硼原子以SP2方式杂化后，由于键角为120°，成键后形成与石墨类似的平面六角网状结构分子，这种大的平面网状分子采取不同的空间堆垛方式后，又可形成不同的结构—六方氮化硼(HBN)和菱方氮化硼(RBN)。 一、六方氮化硼 六方氮化硼具有与石墨类似的结构，外观为白色，因而有时也称该种氮化硼为类石墨氮化硼或白石墨。 六方氮化硼的结构如图14-1所示，层状排列为AA'AA '…类型，晶格常数a=0.251nm，c=0.670 ±0.04 nm，密度ρ为2.25g/cm3。 六方氮化硼在空气中非常稳定，能耐2270K高温；在3270K时升华。氮化硼具有良好的绝缘性、导热性和化学稳定性，不溶于冷水，水煮沸时水解非常缓慢并产生少量的硼酸和氢。与弱酸和强碱在室温下均不反应，微溶于热酸，用熔融的氢氧化钠、氢氧化钾处理才能分解，利用这一性质，可以将立方氮化硼从六
方氮化硼中分解出来。 二、菱方氮化硼 菱方氮化硼的结构如图14-2所示，层状排列为ABCABC…类型。晶格常数a= 0.2256nm，c=0.4175nm，密度ρ为2.25g/cm3。 菱方氮化硼具有与六方氮化硼相同的性质，不能用物理方法将其分开。菱方氮化硼层间的ABCABC…排列更有利于向立方氮化硼转变，因而有人用菱面体氮化硼在冲击压缩中直接得到了立方氮化硼。
立方氮化硼的晶体特性及光吸收的研究
立方氮化硼的晶体特性及光吸收的研究 【摘要】立方氮化硼（（CubieBoronNitride cBN）是一种人工合成的半导体材料，有很优异的物理、化学性质。cBN禁带较宽，宽度达 6.4eV，截止波长为193nm，非常适合用于深紫外日盲区的探测。与其它用于紫外光探测的材料相比cBN具有介电常数小、禁带宽度更大、寄生电容小、工作温度高、器件的响应速度快、抗高能粒子辐射、耐腐蚀等优点，而且材料的击穿电压较高，是一种发展前景广阔的半导体材料。本文对立方氮化硼结构及对光吸收进行研究，指出其性质特点，揭示光吸收机理。 【关键词】立方氮化硼;晶体;光吸收 1.引言 立方氮化硼（cBN）晶体是人工合成的晶体，是自然界不存在的一种原生矿，到目前为止，还没有发现天然的cBN 晶体。1957年，美国采用超高压技术合成出cBN[1]，20世纪60年代初，前苏联、德国、日本和英国也相继成功地合成出了cBN，1966年，郑州的磨料磨具磨削研究所成功合成出中国第一颗cBN，从而拉开了中国cBN的研究序幕。cBN单晶的熔点高，硬度大、热传导率高，这与金刚石晶体很相似，从化学稳定性、抗氧化性等方面来讲，cBN晶体更显优越。n型、p型的cBN晶体可通过杂质掺杂技术可以得到，它是结构最简单的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料，在Ⅵ族和Ⅲ-Ⅴ族的化合物材料中，cBN晶体的禁带宽度最大。cBN是一种典型超硬材料，不但在机械加工领域已经得到了广泛应用，在高温、高功率宽带器件及微电子学领域也有着广泛的应用前景，它可作为光的高次谐波发生器、光学整流器、电光调制器、光参量放大器、可见-紫外光转换器等。立方氮化硼材料的特性及对光的吸收研究对航空、严酷环境条件下应用器件的突破及国民经济各领域都有着重要的现实意义。 2.立方氮化硼晶体的结构和性质 2.1 立方氮化硼晶体的结构 图1 立方氮化硼的晶体结构 图2 晶体中B、N原子排列构成正四面体 立方氮化硼晶体的堆垛方式是ABCABC…的形式，BN的形成原因可利用杂化轨道理论解释。到目前为止，氮化硼有五种相：sp2杂化、sp3杂化的相各两种，分别是六角和菱面体氮化硼、六方和立方氮化硼;混合相一种：sp2与sp3杂化。氮化硼的相结构在一定的条件下可相互转变。cBN具有类似于金刚石的晶体结构，如图1和图2所示，每一层结构都是按紧密堆积的原则形成，由硼原子和
关于氮化硼合成的研究
合成化学报告 课题：氮化硼的制备方法研究 班级：应化0802班 姓名：杨晓娜 学号：1505080922
一.氮化硼的性能、用途 氮化硼，俗称又称“白色石墨”是白色、难溶、耐高温的物质，具有润滑，易吸潮性，由氮原子和硼原子构成的晶体，该晶体结构分为六方氮化硼（hBN）、密排六方氮化硼（wBN）和立方氮化硼(cBN)。氮化硼可着润滑剂、电解、电阻材料、添加剂和高温的绝缘材料；也可用着航天航空中的热屏蔽材料、原子反应堆的结构材料、飞机、火箭发动机的喷口；电容器薄膜镀铝、显像管及显示器镀铝等；各种保鲜镀铝包装袋等。 （一）六方氮化硼的用途 六方氮化硼是一种耐高温、耐腐蚀、高导热率、高绝缘性以及润滑性能优良的材料，被广泛地应用于石油、化工、机械、电子、电力、纺织、核工业、航天等部门。 1．利用六方氮化硼优良的化学稳定性，可用作熔炼蒸发金属的坩埚、舟皿、液态金属输送管、火箭喷口、大功率器件底座、熔化金属的管道、泵零件、铸钢的模具等。 2．利用六方氮化硼的耐热耐蚀性，可以制造高温构件、火箭燃烧室内衬、宇宙飞船的热屏蔽、磁流件发电机的耐蚀件等。 3．利用六方氮化硼的绝缘性，广泛应用于高压高频电及等离子弧的绝缘体以及各种加热器的绝缘子，加热管套管和高温、高频、高压绝缘散热部件，高频应用电炉的材料。 4．利用六方氮化硼的润滑性，氮化硼作为润滑剂使用时，它可以分散在耐热润滑脂、水或溶剂中；喷涂在摩擦表面上，待溶剂挥发而形成干模；填充在树脂、陶瓷、金属表面层作为耐高温自润滑复合材料。氮化硼悬浮油呈白色或黄色，因而在纺织机械上不污染纤维制品，可大量用在合成纤维纺织机械润滑上。 5．六方氮化硼还可用作各种材料的添加剂。由氮化硼加工制成的氮化硼纤维，为中模数高功能纤维，是一种无机合成工程材料，可广泛用于化学工业、纺织工业、宇航技术和其他尖端工业部门。 （二）立方氮化硼的用途 立方氮化硼更是一种集多种优异功能于一身的多种功能材料，它的硬度仅次于金刚石，但稳定性高于金刚石。立方氮化硼具有高稳定性、高热导率、高硬度
氮化硼合成及应用的研究
关于氮化硼合成方案的讨论 摘要：氮化硼是一种耐腐蚀材料，也是一种优良的绝缘材料，强度高，耐腐蚀性好。在现代工业中，氮化硼已广泛应用在在耐火材料和电子工业中得到广泛的应用。以下三个反应均可以制备氮化硼： B(s）+ 1/2N2 (g) = BN(s)； BCl3(g) + NH3(g) = BN(s)+3HCl(g)； B2O3（s）+ 2NH3（g）= 2BN(s)+3H2O(g)； 本文将从反应方向、原料价格以及环保等方面综合考虑，对以上三种方式进行比较分析。 关键词：氮化硼；制备方案；反应方向；原料价格；环保 一、氮化硼的分类、性质及应用 1．BN的分类、性质 氮化硼，化学式为BN，有别称“白石墨”，是一种性能优异并有很大发展潜力的新型陶瓷材料，包括5种异构体，分别是六方氮化硼(h—BN)，纤锌矿氮化硼(w—BN)，三方氮化硼(r-BN)、立方氮化硼(c．BN)和斜方氮化硼(o．BN) [1]。常说的氮化硼一般指的是立方氮化硼或六方氮化硼。 1．1六方氮化硼 具有类似石墨的的层状晶体结构，其物理化学性质也与石墨类似，常态时是白色粉末状，呈松散、润滑、易吸潮、质轻等性状。另外，在导热性、耐高温性、化学稳定性方面也类似石墨。当然，它的性质与石墨也不尽相同。例如，氮化硼是一种优良的绝缘材料，而石墨有良好的导电性。[2] 1．2立方氮化硼 立方氮化硼有优异的物理化学性能，硬度仅次于金刚石，另外还具有很高的强度，在许多领域中有应用前景。[3] 此外，立方氮化硼是目前使用温度最高的半导体材料，具有高导热性和良好的半导体特性。但是现有的制备方法又都存在着难于克服的固有缺点，以至于不易使其得到广泛利用。[3]
教案-晶闸管及其应用
课题：8.1 晶闸管 8.2 晶闸管触发电路 授课时数：2 教学目标：1．掌握晶闸管的结构和工作原理。 2．了解晶闸管触发电路。 教学重点：1．晶闸管的分类、结构、型号、参数和工作特性。 2．单结晶体管的特性及晶闸管触发电路的工作原理。 教学难点：1．晶闸管的工作特性。 2．单结晶体管触发电路的工作原理。 A．引入 晶闸管俗称可控硅。具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、使用方便等优点。它广泛应用于无触点开关电路及可控整流设备中。 B．复习 三端集成稳压器的分类。 C．新授课 8.1 晶闸管 8.1.1 单向晶闸管 1．单向晶闸管的结构和符号 （1）外形 平面型、螺栓型和小型塑封型等几种。 （2）符号及内部结构 三个电极：阳极A、阴极K、控制极G 4层半导体： P—1N—2P—2N 1 P—引出线为控制极；1P—引出线为阳极；2N—引出线为阴极 2
3个PN结（ J，2J，3J） 1 文字符号：一般用SCR、KG、CT、VT表示。 2．单向晶闸管的工作原理： （1）实验演示： ①正向阻断：A－K加正向电压，G无电压－不导通。 ②反向阻断：A－K加反向电压，G无论是否加控制电压－不导通。 ③触发导通：A—K加正向电压，G，K加正向电压—导通。 ④导通后控制极失去控制作用：晶闸管一旦导通，降低或去掉控制极电压仍导通。 （2）工作特点： ①单向晶闸管导通必须具备两个条件：一是晶闸管阳极与阴极间接正向电压；二是控制极与阴极之间也要接正向电压。 ②晶闸管一旦接通后，去掉控制极电压时，晶闸管仍然导通。 ③导通后的晶闸管若要关断时，必须将阳极电压降低到一定程度。 ④晶闸管具有控制强电的作用，即利用弱电信号对控制极的作用，就可使晶闸管导通去控制强电系统。 3．单向晶闸管主要参数 （1）额定正向平均电流 在规定环境温度和散热条件下，允许通过阳极和阴极之间的电流平均值。 （2）维持电流 在规定环境温度、控制极断开的条件下，保持晶闸管处于导通状态所需要的最小正向电流。 （3）控制极触发电压和电流 在规定环境温度及一定正向电压条件下，使晶闸管从关断到导通，控制极所需的最小电压和电流。 （4）正向阻断峰值电压 在控制极开路和晶闸管正向阻断的条件下，可以重复加在晶闸管两端的正向峰值电压。 （5）反向阻断峰值电压 在控制极断开时，可以重复加在晶闸管上的反向峰值电压。 4．晶闸管的型号及含义 （1）型号 3 表示额定电压为500 V 表示额定正向平均电流为5 A 表示晶闸管元件 表示N型硅材料
立方氮化硼粉末的热处理研究
第29卷 第10期 2007年10月武 汉 理 工 大 学 学 报JOURNA L OF WUHAN UNIVERSIT Y OF TECHN OLOG Y Vol.29 No.10 Oct.2007 立方氮化硼粉末的热处理研究 段兴龙1,邵刚勤1,汪 静2,史晓亮1,闫 丽1,焦 琳2 (1.武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉430070;2.河南省联合磨料磨具有限公司,郑州450003) 摘 要: 将立方氮化硼在氮气或真空中以不同温度和保温时间进行热处理,用XRD 和SEM 对相组分和形貌进行了分析。结果表明:立方氮化硼在1350℃氮气氛中经过10h 处理,可以变为六方氮化硼;在1550℃真空中(1—5Pa )经过5h 处理,可以变为六方氮化硼,但其粒径和形貌均不发生变化。关键词: 热处理; 氮气; 真空; cBN ; hBN 中图分类号: O 766文献标志码: A 文章编号:167124431(2007)1020121203 R esearch on the H eat T reatment of Cubic Boron Nitride Powder DUA N Xi ng 2long 1,S HA O Gang 2qi n 1,W A N G Ji ng 2,S HI Xiao 2liang 1,YA N L i 1,J IA O L i n 2 (1.State K ey Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis &Processing ,Wuhan University of Technology ,Wuhan 430070;2.Henan Union Abrasives Cor p ,Zhengzhou 450003,China ) Abstract : Cubic Boron Nitride powder was heat treated in N 2or in vacuum at different tem peratures and dwell time.Its phase composition and morphology were investigated by means of X 2ray diffraction (XRD )and scanning electron microscopy (SEM )analysis.Results showed that the cubic Boron Nitride was transformed into hexa gonal phase after heat treatment in N 2at 1350℃for 10h ,or in vacuum (pressure =1—5Pa )at 1550℃for 5h ,while no changes occurred in particle size and morphology. K ey w ords : heat treatment ; nitrogen ; vaccum ; cBN ; hBN 收稿日期:2007206225. 基金项目:新型超硬材料粉末的制备及其超精细加工应用(企业委托项目). 作者简介:段兴龙(19652),男,副教授.E 2mail :duanxinglong @https://www.wendangku.net/doc/9e14868336.html, 氮化硼是典型的Ⅲ2V 族共价化合物,其中六方氮化硼(hBN )具有类似石墨的片层状结构,立方氮化硼(cBN )则具有类似金刚石的网状结构[1]。和金刚石一样,立方氮化硼是集许多优异性能于一身的多功能材料[2],其综合性能甚至超过金刚石[3]。例如,cBN 具有宽的光学带隙(6.4eV )和优良的热导率[4],可通过掺杂成为N 型、P 型半导体[527],具有化学稳定性和与铁元素之间的高惰性[8,9],在红外到紫外范围内有很好的透光性[10]等。立方氮化硼由于其高硬度、高热稳定性和高化学惰性被广泛作为磨料使用,(基于使用时的不同条件要求,需对其颗粒表面进行处理,以用作超精细加工的抛光粉、研磨膏、抛光液以及耐磨润滑剂、专用内燃机磨合油等。通过对立方氮化硼在氮气、真空中进行热处理,研究不同温度和保温时间下cBN 转变为hBN 的规律,为以后在超精细加工的抛光粉、研磨膏、抛光液以及耐磨润滑剂、专用内燃机磨合油等方面的应用奠定基础。1 实 验 1.1 原料 实验用立方氮化硼采用河南省联合磨料磨具有限公司提供的样品:1#(D 50:23.91μm ),2#(D 50:0.869μm )。
晶闸管的应用
晶闸管的实际应用 摘要：晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。这些特点使得晶闸管在实际产品的电路中应用的非常广泛，各式电子产品中都能够找到它的身影，对晶闸管做更为深入的研究有助于进一步打开电子市场！ 关键词：晶闸管可控调光整流电路 晶闸管又名反向阻断型可控硅SRC。它的问世，开创了传统的电力电子技术阶段，一方面由于其功率变换能力的突破，另一方面实现了弱点对以晶闸管为核心的强电变换电路的控制，使电子技术步入了功率领域，在工业界引起了一场技术革命！晶闸管的问世使得它在工业、商业、影剧院以及家用电器中已得到广泛应用，主要应用有调光和调温装置、跑马彩灯控制等，下面我们分析一下它的具体应用。 一、晶闸管导通原理分析： 图一、晶闸管导通电路图 （1）晶闸管阳极接直流电源的正端，阴极经灯泡接电源的负端，此时晶闸管承受正向电压。控制极电路中开关S断开(不加电压)，如图一(a)所示，这时灯不亮，说明晶闸管不导通。 （2）晶闸管的阳极和阴极间加正向电压，控制极相对于阴极也加正向电压，如图一(b)所示.这时灯亮，说明晶闸管导通。 （3）晶闸管导通后，如果去掉控制极上的电压，即将图一(b)中的开关S断开，灯仍然亮，这表明晶闸管继续导通，即晶闸管一旦导通后，控制极就失去了控制作用。 （4）晶闸管的阳极和阴极间加反向电压如图一(c)，无论控制极加不加电压，灯都不亮，晶闸管截止。
（5）如果控制极加反向电压，晶闸管阳极回路无论加正向电压还是反向电压，晶闸管都不导通。 二、晶闸管的伏安特性图： 图二、晶闸管的伏安特性曲线 三、晶闸管的控制角和导通角： 图三、晶闸管的工作波形图
氮化硼的合成
BN的合成方案 一研究背景 氮化硼是一种重要的化工原料，它被广泛应用作航空航天中的高温、高压、绝缘、散热部件，高温状态下的特殊电解、电阻材料，高速切割工具和地质勘探中的的钻头等等。因此氮化硼的高效，经济制备变成为了一个重要的问题。本次研究将主要从原料价格，环保方面进行考虑与探究。 二BN的性质 氮化硼是由氮原子和硼原子所构成的晶体。化学组成为43.6%的硼和56.4%的氮，具有四种不同的变体：六方氮化硼（HBN)、菱方氮化硼（RBN）、立方氮化硼(CBN)和纤锌矿氮化硼(WBN)，其中六方氮化硼的晶体结构具有类似的石墨层状结构，呈现松散、润滑、易吸潮、质轻等性状的白色粉末，所以又称“白色石墨”。相对分子质量均为24.82。理论密度2.27g/cm3，比重2.43，莫氏硬度为2。 外观与性状:润滑,易吸潮.氮化硼是白色、难溶、耐高温的物质。氮化硼耐腐蚀，电绝缘性很好，比电阻大于10-6 Ω．cm；压缩强度为170MPa；在常温下润滑性能较差，故常与氟化石墨、石墨与二硫化钼混合用作高温润滑剂，将氮化硼粉末分散在油中或水中可以作为拉丝或压制成形的润滑剂，也可用作高温炉滑动零件的润滑剂，氮化硼的烧结体可用作具有自润滑性能的轴承、滑动零件的材料。 三各种反应方法分析 1.1 B(s）+ 1/2N2 (g) = BN(s) 查表得 N2: △fHm=0 kJ/mol; △fGm=0 kJ/mol ;Sm=191.50J/mol/K; B:△fHm=0 kJ/mol; △fGm=0 kJ/mol ;Sm=5.86 J/mol/K ; BN: △fHm=-254.39 kJ/mol ; △fGm =-228.45 kJ/mol; Sm=14.81 J/mol/K； 经计算可知，△H=-254.39 kJ/mol;△S=-86.8 J/mol/K;△G=-228.4 kJ/mol <0, 结论：该反应可以自发进行，并且加热可以提升反应速率。 1.2 原料价格 单质硼:6000元/千克,氮气6000元/吨 B(s）+ 1/2N2 (g) = BN(s) 由计算得,制备1mol氮化硼至少需要60.1元. 1.3 实际操作 该反应需要在800℃~1350℃的温度进行，反映在高纯氮气的氛围中进行，硼与烧结助剂按一定的比例加入无水乙醇及玛瑙球,混合粉碎24 h之后在80 ℃下干燥24 h, 过筛, 模压成型,然后将试样放入到石墨坩锅中，在氮气保护下慢慢升温至 1 000 ～1 850 ℃,在各自的温度下保温2 后h,反应过程中氮气为0. 5个大气压,流量为20 mL / m in。当降温至800 ℃时, 关掉炉子, 随炉冷却至室温,取出试样,研磨抛光,待用。进行的温度为1 000 ～1 300 ℃，硼粉在1 050 ～1 350 ℃发生剧烈反应,硼粉全部转化为BN 粉。硼粉约在500 ℃开始反应,有一个缓慢的吸热和增重过程。随着温度的不断升高, 反应持续进行。在 1 200 ℃左右出现明显的吸热峰和增重峰, 此时