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六方氮化硼(hexagonal boron nitride，h-BN)，是一種性能優(yōu)異的陶瓷材料，由B、N兩種元素構(gòu)成，理論密度為2.27g/cm3。六方氮化硼晶體具有類似石墨的層狀結(jié)構(gòu)，粉體狀態(tài)呈現(xiàn)松散、潤滑、易吸潮、質(zhì)輕等特征，外觀為純白色，因此被稱為“白色石墨”。

六方氮化硼陶瓷由于其獨特的晶體結(jié)構(gòu)，因此具有一系列特殊的性能，如耐高溫、抗熱震、耐腐蝕、潤滑性、電絕緣等，在冶金、化工、電子及新能源等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

1、力學(xué)性能

與氧化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅等陶材料不同，h-BN 陶瓷屬于軟性材料，其莫氏硬度僅為2，是所有陶瓷材料中硬度較低的。h-BN的彈性模量、抗彎強度等力學(xué)性能也相對較低，通過添加燒結(jié)助劑和增強相等方式，可以有效提高h(yuǎn)-BN基復(fù)相陶瓷的彈性模量和抗彎強度。

h-BN陶瓷具有良好的高溫力學(xué)性能，在高溫下沒有類似石墨的負(fù)載軟化現(xiàn)象，在室溫至1000℃乃至更高的溫度范圍內(nèi)，其抗彎強度能夠保持不降低甚至有所提升，因此非常適合應(yīng)用于高溫結(jié)構(gòu)件是十分有利的，可提高其在高溫環(huán)境下使用的可靠性。

由于h-BN陶瓷硬度低，且具有自潤滑特性，因此其機械加工性能好，可以通過常規(guī)的車、銑、鉆、磨、切等方法進行加工，制成各種形狀復(fù)雜的構(gòu)件。h-BN還可以作為改性加入其他陶瓷中，降低材料的硬度，改善可加工性。

2、熱學(xué)性能

H-BN具有良好的高溫穩(wěn)定性，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下無明顯熔點，在 3000℃發(fā)生升華，在氮氣或氬氣氣氛中，h-BN的耐熱溫度可達2800℃，且不發(fā)生軟化；在中性還原氣氛中耐熱溫度也可達到2000℃；但其在氧氣氣氛中易發(fā)生氧化生成低熔點的氧化硼，導(dǎo)致其穩(wěn)定性變差，使用溫度一般在900℃以下。

H-BN具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性，熱壓致密塊體陶瓷的室溫?zé)釋?dǎo)率可達 50W/（m·K）以上，在陶瓷材料中僅次于氧化鈹和氮化鋁，與鋼鐵的熱導(dǎo)率接近。值得指出的是，h-BN 陶瓷的熱導(dǎo)率隨溫度上升而下降的趨勢不大，在 600℃以上時，其熱導(dǎo)率高于氧化鈹，在1000℃時垂直c軸排列方向的熱導(dǎo)率約為27W/(m·K)，高于絕大部分電絕緣體。

基于較高的熱導(dǎo)率、較低的熱膨脹系數(shù)和彈性模量，h-BN 陶瓷具有優(yōu)異的抗熱沖擊性能，材料經(jīng)受反復(fù)強烈熱震后也能保持不被破壞。

3、電學(xué)性能

h-BN是良好的室溫和高溫電絕緣體。在干燥環(huán)境下，高純度h-BN陶瓷電阻率可達1016~1018Ω·cm，即使在1000℃，電阻率仍可保持在104 ~106Ω·cm。h-BN具有很高的擊穿電壓，可達30~40kv/mm，因此其是作為高頻絕緣、高壓絕緣、高溫絕緣的理想材料。

并且，h-BN的介電常數(shù)值為4~5，介電損耗為（2~8）x10-4，這在陶瓷材料中也是比較小的。

4、化學(xué)性質(zhì)

h-BN 具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，不溶于冷水，在沸水中水解非常緩慢并產(chǎn)生少量的硼酸和氨。h-BN 對各種無機酸、堿、鹽溶液及有機溶劑均有相當(dāng)?shù)目垢g能力，在大多數(shù)酸、堿中都具有極好的穩(wěn)定性，在室溫下與弱酸和強堿均不起反應(yīng)。

在濃硫酸、硝酸、磷酸等溶液中浸泡7天的試樣質(zhì)量損失率均小于10%，微溶于熱酸，用熔融的氫氧化鈉、氫氧化鉀等處理后才能發(fā)生分解。此外，h-BN 對大多數(shù)金屬和玻璃的高溫熔體既不潤濕也不發(fā)生反應(yīng)，因此其可作為熔制各種金屬的理想坩堝材料。

5、各向異性

由于 h-BN 晶體的層片狀結(jié)構(gòu)，通過熱壓燒結(jié)成型的 h-BN 陶瓷在力學(xué)、熱學(xué)等性能上通常表現(xiàn)出具有一定程度的各向異性，平行和垂直于熱壓壓力方向的性能具有差異。

因此，可以根據(jù)使用性能的需要，通過燒結(jié)粉體形貌控制、燒結(jié)工藝優(yōu)化等，制備出層片狀 h-BN 晶粒定向排列的織構(gòu)陶瓷，使其具有顯著的各向異性，發(fā)揮其在某一方向上的性能特點。

總而言之，六方氮化硼具有眾多優(yōu)異的特性，使其在各個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用潛力。