Кубический нитрид бора

Кубический нитрид бора - сверхтвёрдый материал, не имеющий природного аналога.

Нитрид бора , из которого осуществляется синтез КНБ, как и графит, кристаллизуется в гексагональную решётку. Кристаллические решётки кубического и гексагонального (графитоподобного) нитридов бора показаны на рисунках 2.11 и 2.12.

Рисунок 2.11 – Кубическая кристаллическая решётка сфалеритного нитрида бора

Рисунок 2.12 – Гексагональная кристаллическая решётка графитоподобного нитрида бора

Графитоподобный нитрид бора очень близок по своим свойствам к графиту, его ещё иногда называют «белым графитом» . У этого нитрида бора нет свободных электронов, поэтому он в отличие от графита является отличным изолятором не только при комнатной температуре , но и при более высокой.

Свойства кубического нитрида бора (таблица 2.3) близки свойствам алмаза, за сключением химического состава, что обусловливает его особенную ценность при шлифовании стали, где химическая активность алмаза может вызвать затруднения.

Таблица 2.3 – Физико - механические свойства графитоподобного и кубического нитрида бора

Механизм образования кубического нитрида бора более сложен, чем механизм образования алмазов. Создатель КНБ – Р. Венторф, предложил следующую модель его образования. Металл реагирует с нитридом бора, вследствие чего образуется соединение типов MeN и BN, в расплаве которого расплавляется нитрид бора. При соответствующих термодинамических условиях из раствора в расплаве происходит кристаллизация кубического нитрида бора.

В зависимости от условий роста, состава и свойств среды кристаллизации выращенный КНБ представляет собой агрегаты, друзы нарастания, перекристаллизации, сростки, двойники или монокристаллиты различной степени кристаллического совершенства.

На кристаллах КНБ наиболее часто встречаются грани тетраэдра, причём основной кристаллографической формой является комбинация положительного и отрицательного тетраэдров(рисунок 2.13).

Рисунок 2.13 – Полиэдрические формы роста монокристаллов КНБ

Огранка монокристаллов КНБ чутко реагирует на изменения условий роста. Изменение ростовой системы ведёт к существенному изменению морфологических особенностей кристаллов, что открывает перспективы для целевого получения кристаллов КНБ с заданной огранкой. При обеспечении специальных условий роста возможен синтез кристаллов КНБ с высоким пространственным фактором формы.

Рисунок 2.14 – Многогранные формы монокристаллов КНБ

Уникальные свойства плотных модификаций нитрида бора (высокая твёрдость, высокая химическая стойкость, термостойкость, ударная прочность) позволили создать на их основе целый ряд сверхтвёрдых поликристаллических материалов (материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора).