氮化硼具有優異的高溫穩定性,具體表現為:
惰性氣體環境中的穩定性
氮化硼在惰性氣體(如氮氣)中可承受3000℃以上高溫而不熔化,僅在高於3個大氣壓的氮壓力下才會熔化。在1大氣壓的氮氣中,氮化硼於3000℃升華,表明其在無氧環境下具有很高的熱穩定性。
非活性還原氣氛中的耐高溫性
在非活性還原氣氛(如氨氣)中,氮化硼的耐熱溫度可達2800℃,甚至加熱至3000℃仍不分解。這種特性使其適用於高溫工業環境,如冶金、電子封裝等領域。
氧化氣氛中的溫度限製
在氧化氣氛下,氮化硼的Z高使用溫度為900℃,超過此溫度會發生氧化反應,生成氧化硼(B₂O₃)並釋放氮氣。因此,在含氧環境中使用時需控製溫度。
真空環境中的分解特性
在4×10⁻³毫米汞柱的真空環境中,氮化硼於1800℃開始迅速分解為硼(B)和氮(N)。這表明其在高真空或低壓環境下需避免高溫長時間暴露。
熱壓燒結材料的耐高溫性
經過熱壓燒結的氮化硼粉末形成的白色塊狀材料,在氮氣或惰性氣氛中Z高使用溫度可達2800℃,且生產過程更簡單方便。這種材料易於加工,適用於高溫潤滑劑、耐火材料添加劑等領域。
不同晶型的耐高溫差異
六方氮化硼(HBN):具有類似石墨的層狀結構,高溫穩定性好,耐熱震性優異,導熱係數高,膨脹係數低,電阻率大,耐腐蝕,可透微波或紅外線。
立方氮化硼(CBN):硬度僅次於金剛石,熱穩定性遠高於金剛石,對鐵係金屬元素有較大的化學穩定性,適用於高溫磨料和拋光劑。
纖鋅礦氮化硼(WBN):在較低溫度下可得到,具有獨特的物理性質,但耐高溫性可能略低於六方和立方晶型。
高溫下的物理性能保持
氮化硼在高溫下無軟化現象,保持高強度和導熱性。例如,六方氮化硼的膨脹係數相當於石英,但導熱率是石英的十倍,使其在高溫電子封裝中表現優異。
實際應用中的高溫表現
電子元器件:作為高溫電子封裝材料,氮化硼可在2000℃以下穩定工作,防止器件因高溫變形或熔化。
冶金工業:作為耐高溫潤滑劑和脫模劑,氮化硼在2000℃以下的高溫環境中不會發生反應或變形。

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