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六方氮化硼和石墨的晶體結(jié)構(gòu)比較相近,為類似石墨的層狀結(jié)構(gòu)。機(jī)械性能上,氮化硼是一種軟性材料,它的莫氏硬度為2。但熱壓制品的硬度受到B2O3含量的影響,二者成正比關(guān)系。氮化硼截面之洞摩擦系數(shù)很低,僅為0.03~0.07,但如果反復(fù)摩擦,則由于其軟弱的表面的磨損,使其值增至0.11~0.23/BN粉末的摩擦系數(shù)在室溫到150℃之間增加到0.4,其值一直波動(dòng)到500℃,然后在600℃降低到0.1,這是由于雜質(zhì)B2O3熔化所致,到900℃,由于發(fā)生比較強(qiáng)烈的氧化,其值又迅速升高。氮化硼的機(jī)械強(qiáng)度比心里高,但比氧化鋁低得多,不過(guò)它在高溫下沒(méi)有象石墨那樣的負(fù)載軟化現(xiàn)象,出此,可以在高溫下發(fā)揮其特性。
由于BN晶體呈層狀結(jié)構(gòu),由片狀晶體熱壓成型的致密BN瓷體有一定程度的定向排列,這種微觀組織結(jié)構(gòu)使BN制品的某些性能具有較明顯的各向異性特性。熱壓BN的機(jī)械性能在平行于受壓方向的強(qiáng)度比垂直于受壓方向的強(qiáng)度為大。氮化硼的機(jī)械弛度在很大程度上還受到材料中雜質(zhì)含量的影響,最典型的是B2O3,它作為納合劑對(duì)團(tuán)體BN的結(jié)合起著重要的作用,一旦溫度提高特別在越過(guò)B2O3的熔點(diǎn)時(shí),使BN的相互結(jié)合力減弱,其材體的強(qiáng)度就急劇下降。
例如,含B2O3的BN,室溫彎曲強(qiáng)度可達(dá)1000公斤/厘米2,到1000℃時(shí)只有140公斤/厘米2;彈數(shù)模量從25 時(shí)的84×104公斤/厘米2下降到1000℃的的7×104公斤/厘米2。通過(guò)對(duì)BN在高溫真空或向溫惰性氣氛中處理后的強(qiáng)度測(cè)定,就更能說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。表1—3列出了BN在1400℃真空中處理后的失重和強(qiáng)度。
BN試樣是是含有14%B2O3的“900℃BN”熱壓而成。從表中看出,試樣經(jīng)過(guò)不問(wèn)時(shí)間處理后,試樣中的B2O3有不同程度的損失,試樣的強(qiáng)度開始有增加繼而就下降。表1—4說(shuō)明BN在N2或Ar氣氛中高溫處理后,由于B2O3從熱壓BN中揮發(fā)除去而使強(qiáng)度受到影響。試樣先在1800 ℃CN2或Ar中處理到恒重,然后測(cè)定其斷裂模量, 結(jié)果顯示出由于B203的損失而有約70%的強(qiáng)度損失。可見B2O3對(duì)熱壓BN的結(jié)合強(qiáng)度起著重要作用。