尊贵与神秘：立方氮化硼晶体颜色与性能解析

尊贵与神秘：立方氮化硼晶体颜色与性能解析

立方氮化硼（CBN）是一种仅次于金刚石的超硬材料，在机械加工领域具有重要应用。本文将从CBN的基本特性、合成方法、颜色与形貌、性能与应用以及市场发展等方面进行详细解析。

基本特性

CBN的莫氏硬度达到9.7，是仅次于金刚石（莫氏硬度10）的超硬材料。这种硬度使得CBN在多种机械加工应用中具有显著优势。

合成方法与分类

CBN单晶主要通过静态高压触媒法合成。合成过程中使用的触媒超过50种，包括碱金属、碱土金属及其氮化物等。根据触媒的不同，CBN可分为Mg基、Li基等多种类型。目前，Li基多元触媒是市场上的主流。

颜色与形貌

CBN的颜色受多方面因素影响。由于触媒材料选择不同，在晶体合成过程中会引入不同的杂质缺陷，缺陷形式有间隙缺陷、置换缺陷等，改变了晶体的光学性质，使得晶体呈现不同的颜色。纯净的CBN应该是无色透明的。研究人员通过拉曼光谱测试的方法，分析CBN呈现黑色是因为晶体中多余B原子的存在造成的。研究实验表明CBN颜色的差异主要影响因素是不同添加剂造成的B和N的原子比例不同。

添加剂还会影响不同晶面上的生长速度，从而使得CBN的晶体呈现不同形貌，例如厚板状、类球形、四面体、六八面体、长条状等形貌。

性能与应用

因为晶体的各向异性，不同形貌的CBN存在硬度和强度的差异。形貌越规则，晶面完整的CBN具有更高的强度和硬度。形状不规则，表面有缺陷的CBN单晶强度较低，但其锋利性更好。

不同颜色CBN单晶在微观结构上不一样，在显微硬度和韧性上有细微的差别，而在砂轮应用中，对砂轮性能影响更大的是CBN单晶的TI值和TTI值，以及粒度和晶型，大量的应用实践也证明了以上情况，因此不要在CBN单晶的颜色耿耿于怀、念念不忘，更应该关注CBN单晶的内在特性。

在砂轮制造方面，选择CBN磨粒时主要考量其冲击韧性、热冲击韧性和形貌等因素，以确保选择最适合的磨粒。

市场与技术发展

CBN经过数年研究发展，现有合成CBN的触媒和添加剂成熟配方有许多种。由于各家研究方向有所不同，后期存在彼此的技术交流，从而衍生出许多新的配方合成的新品牌CBN单晶。通过TI及TTI等检测方式，不难看出现有的各品牌CBN是有明显差异的，不同品牌CBN单晶形貌、强度、价格不尽相同，应用范围也有不同。