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　　第三节 立方氮化硼的性质
　　一、 物理机械性质
　　1、硬度：立方氮化硼的硬度仅次于京昂是，二比其它两种磨料α－AL2O3和Si C要高得多。
　　俄国专家堆添加硅合成的立方氮化硼晶体的某些性质进行了研究，指出，硅原子溶解到立方氮化硼晶格中导致其显微硬度、位错密度和密度的明显增加，以及晶格常数的减少。
　　2、强度：强度是立方氮化硼产品分级和评定其质量的重要指标。影响单晶强度的因素有很多，包括应力状态的特点、亚结构、尺寸、晶形、内部和表面存在的裂纹 及其它缺陷等，在脆性状态中，单晶强度与结晶块的散射角到小成正比，而散射角是亚结构的重要特征之一。亚结构对立方氮化硼强度特性的影响研究表明，当块状 散射角增加到一定值（1－2.5。）时，发现强度有提高的趋势。当散射角更大时，块状晶体强度明显的降到接近集合体的强度；复杂断层结构的块状看晶体具有 最高的强度。堆不同亚结构的立方氮化硼单井机械强度进行试验，认为获得粗颗粒、高强度立方氮化硼所必需的条件是，块状晶体散射角的变化在1－2.5O度的 范围内。
　　3、弹性模量（N/m2） C11为71.2×1010（由C11／C0计算值），C12为～8×1010（估计值），C44为33.4×1010（由C44／C0计算值），K（体积模量）＝(C11+2C12)／3≈29×1010。
　　4、压缩率cm2/N) (0.24~0.37)×10-17,0.34×10-17(从弹性模量计算的)。
　　5、位错迁移温度＞1579K。
　　6、声子波谱（cm-1meV）
　　 光学纵波 1304（161.6） 拉曼光谱 多晶氮化硼
　　 光学纵波 1304（166） 红外反射 多晶复合体
　　 光学纵波 1365（169） 红外透射 粉末在丙酮中
　　 光学横波 1056（130.9） 拉曼光谱 光学横波
　　 1065(132) 红外反射
　　 音响纵波 685(85) 红为透射 粉末
　　 音响横波 348(43) 红外透射 单晶
　　 中心频率 1175(145.7) 红外透射
　　二、 光学性质
　　立方氮化硼的光学性质研究很少，简单介绍如下。
　　1、 颜色 物色（稀少），通常为黄色（琥珀色、蜂蜜色、黄棕色），还有橘色、黑色（B掺杂）、褐色和深蓝色 (Be 掺杂)。
　　2、 色散（nλ1-nλ2） 687nm~397nm 687nm~430.8nm 656.3 nm~486.1nm
　　红外和紫外光谱峰在≈9.1μm处。
　　三、 电磁性质
　　1、 电阻率（??cm） p型（Be掺杂）为102～104，导电激活能为0.19~0.23eV;n型(B、S、Si、CN掺杂)当102～10.7，导电激活能 0.05~0.41eV.
　　1010(无掺杂),从298K升到773K无掺杂的黄色晶体的电阻从1010 ?降低到107 ? (电阻的降低伴随颜色的变化)。
　　2、介电常数 ξ0＝7.1ξ∞=4.5(n=2.117;n2=4.480)。
　　立方氮化硼的空间群因为是没有对称中心的F43m，所以显示压电性，推定压电系数d14=0.843×10-12C/N,机电耦合系数K14=0.14。如果利用立方氮化硼作为压电半导体，可能会在超声波大和光高次谐波方面引起关注。
　　Philip,Taft和Chrenko等根据反射光谱的测定,估计立方氮化硼的频带宽8eV,此值比京昂是的频带宽度（5.47eV）大,但与Si ,ALP,Ge和GaAs,以及Sn和In,Sb各频带宽度大小一样的.
　　3、 磁化率 研究表明，立方氮化硼具有弱的铁磁性，如图1－11和图1－12所示。
　　四、热（力）学性质
　　1、 比热
　　2、 德拜温度（K） 1700K是由红外光谱测得的。1900是根据θ（0）＝（4.19×10-8/√a3M）G所计算的。式中，a为4.80×10-6(703K); 4.30×10-6,(973K);5.60×10-6(1173K);5.80×10-6,(1433K)
　　3、 线热膨胀 a(K-1) 热膨胀系数在不同温度下不同，如为4.80×10-6(703K);4.03×10-6,(973K);5.60×10-6(1173K);5.80×10-6,(1433K)。
　　4、 热稳定性（<1大气压）
　　（1） 在空气、氧气中：常温至1570K时，B2O3保护层能阻止进一步的氧化；1673K没有转变为六方的结构。
　　（2） 在氮气中：在1525K下加热12小时少量转变为六方结构。
　　（3） 在真空中（10－7乇）转变为六方结构的临界温度为1773～1873K。高压下（5.0~6.0GP）强脉冲加热,转变为六方结构BN的临界温度为3400～3500K.
　　5、 熔点（在三相点） 10.5GP a时，约3500K。
　　五、 化学性质
　　（一） 立方氮化硼的氧化过程
　　由图1－4曲线分析得知，微粉重量变化分若干阶段进行。第一阶段（1区段），由于加热到573K，重量减少0.3％,显然与微粉吸附的物质解吸有关.跌入 阶段（2区段）表明,在573～973K的范围内,被氧化的微粉的重量变化.在这个阶段氧化表现出化学作用的特征是典型的,可用反应式表达为:2BN+ 3/2O2=B2O3+N2 .微粉氧化的第四阶段起始于1273K(4区段),在此阶段氧化的高速与微粉颗粒分裂所引起的氧化表面的更新有关.
　　温度和维持时间的进一步提高和延长,导致了立方氮化硼微粉的第五阶段（5区段）的发生.在第五阶段中,B2O3的蒸发速度超过其形成的速度,因而,氧通过氧化硼层的迁移更加激烈,整个过程加速进行,这点已被氧化的试样的重量明显降低所证明.
　　(二)立方氮化硼与一些元素的化学作用
　　立方氮化硼与铁、碳没有明显的亲和力，因此决定着它在磨削钢时是十分有价值的。
　　立方氮化硼与一些元素的化学作用如下：Mo在10－4mm真空中，约1630K时与立方氮化硼反应。Ni在10－4mm真空中，1630K湿润立方氮化 硼。Fe、Ni、Co在氩气中，1620～1670K时开始与立方氮化硼反应。Al在10－5mm真空中，1770K时湿润立方氮化硼。Cu、Ag、 Au、Ge、Sn在10－5mm真空中，1370K时不湿润立方氮化硼或六方氮化硼，湿润功为（0.6~3.5）10-5J/cm2.Fe、Co、Ni、 Si在10－5mm 真空中，1550OC湿润六方氮化硼，湿润功为（1.0~3.5）10-4J/cm2.
　　B在2470K是不湿润六方氮化硼,添加0.1~1%Ti或Cr,湿润性增加.