溶剂热合成cBN过程中的关键影响因素研究

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立方氮化硼是一种集多种优异功能于一身的材料,它的硬度仅次于金刚石,但稳定性高于金刚石。立方氮化硼具有高稳定性、高热导率、高硬度以及宽带隙等优异的性能,使得它在高温大功率半导体器件研制、短波长和紫外光电子器件制备、热沉材料、切削和磨削材料、耐高温耐磨防护涂层、高通透高稳定性窗口研制等方面具有广阔的应用前景。在实际生产中,合成立方氮化硼的主要方法包括高温高压合成方法和气相沉积法。考虑到立方氮化硼晶体具有广泛的应用前景,而现有的制备方法又存在着难于克服的固有缺点,我们首先提出了“溶剂热选相原位合成”法,并在反应原料和溶剂的选择,实验条件的优化和实验设备的改进做了相当的探索。基于以往的经验,本文选择苯作为溶剂,三氯化硼和氮化锂作为反应原料,反应温度设定为260℃,以压强、加料次数和搅拌速度作为实验参数,从三个方面研究实验条件对反应产物中cBN含量的影响,并得出了一定的规律,具体如下:当压强在1MPa到7MPa范围内,样品的立方氮化硼相对含量随压强升高而增加;分两次加料时,得到的样品中立方氮化硼相对含量较高;其他参数不变的情况下,降低搅拌速度并不利于提高立方氮化硼的结晶质量,同时也造成立方氮化硼的相对含量减少。最后,本文就实验中存在的问题做了归纳,并尝试给出解决方法。
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