第三節(jié) 立方氮化硼的性質(zhì)
　　一、 物理機(jī)械性質(zhì)
　　1、硬度：立方氮化硼的硬度僅次于京昂是，二比其它兩種磨料α－AL2O3和Si C要高得多。
　　俄國(guó)專(zhuān)家堆添加硅合成的立方氮化硼晶體的某些性質(zhì)進(jìn)行了研究，指出，硅原子溶解到立方氮化硼晶格中導(dǎo)致其顯微硬度、位錯(cuò)密度和密度的明顯增加，以及晶格常數(shù)的減少。
　　2、強(qiáng)度：強(qiáng)度是立方氮化硼產(chǎn)品分級(jí)和評(píng)定其質(zhì)量的重要指標(biāo)。影響單晶強(qiáng)度的因素有很多，包括應(yīng)力狀態(tài)的特點(diǎn)、亞結(jié)構(gòu)、尺寸、晶形、內(nèi)部和表面存在的裂紋 及其它缺陷等，在脆性狀態(tài)中，單晶強(qiáng)度與結(jié)晶塊的散射角到小成正比，而散射角是亞結(jié)構(gòu)的重要特征之一。亞結(jié)構(gòu)對(duì)立方氮化硼強(qiáng)度特性的影響研究表明，當(dāng)塊狀 散射角增加到一定值（1－2.5。）時(shí)，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度有提高的趨勢(shì)。當(dāng)散射角更大時(shí)，塊狀晶體強(qiáng)度明顯的降到接近集合體的強(qiáng)度；復(fù)雜斷層結(jié)構(gòu)的塊狀看晶體具有 最高的強(qiáng)度。堆不同亞結(jié)構(gòu)的立方氮化硼單井機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)，認(rèn)為獲得粗顆粒、高強(qiáng)度立方氮化硼所必需的條件是，塊狀晶體散射角的變化在1－2.5O度的 范圍內(nèi)。
　　3、彈性模量（N/m2） C11為71.2×1010（由C11／C0計(jì)算值），C12為～8×1010（估計(jì)值），C44為33.4×1010（由C44／C0計(jì)算值），K（體積模量）＝(C11+2C12)／3≈29×1010。
　　4、壓縮率cm2/N) (0.24~0.37)×10-17,0.34×10-17(從彈性模量計(jì)算的)。
　　5、位錯(cuò)遷移溫度＞1579K。
　　6、聲子波譜（cm-1meV）
　　 光學(xué)縱波 1304（161.6） 拉曼光譜 多晶氮化硼
　　 光學(xué)縱波 1304（166） 紅外反射 多晶復(fù)合體
　　 光學(xué)縱波 1365（169） 紅外透射 粉末在丙酮中
　　 光學(xué)橫波 1056（130.9） 拉曼光譜 光學(xué)橫波
　　 1065(132) 紅外反射
　　 音響縱波 685(85) 紅為透射 粉末
　　 音響橫波 348(43) 紅外透射 單晶
　　 中心頻率 1175(145.7) 紅外透射
　　二、 光學(xué)性質(zhì)
　　立方氮化硼的光學(xué)性質(zhì)研究很少，簡(jiǎn)單介紹如下。
　　1、 顏色 物色（稀少），通常為黃色（琥珀色、蜂蜜色、黃棕色），還有橘色、黑色（B摻雜）、褐色和深藍(lán)色 (Be 摻雜)。
　　2、 色散（nλ1-nλ2） 687nm~397nm 687nm~430.8nm 656.3 nm~486.1nm
　　紅外和紫外光譜峰在≈9.1μm處。
　　三、 電磁性質(zhì)
　　1、 電阻率（??cm） p型（Be摻雜）為102～104，導(dǎo)電激活能為0.19~0.23eV;n型(B、S、Si、CN摻雜)當(dāng)102～10.7，導(dǎo)電激活能 0.05~0.41eV.
　　1010(無(wú)摻雜),從298K升到773K無(wú)摻雜的黃色晶體的電阻從1010 ?降低到107 ? (電阻的降低伴隨顏色的變化)。
　　2、介電常數(shù) ξ0＝7.1ξ∞=4.5(n=2.117;n2=4.480)。
　　立方氮化硼的空間群因?yàn)槭菦](méi)有對(duì)稱(chēng)中心的F43m，所以顯示壓電性，推定壓電系數(shù)d14=0.843×10-12C/N,機(jī)電耦合系數(shù)K14=0.14。如果利用立方氮化硼作為壓電半導(dǎo)體，可能會(huì)在超聲波大和光高次諧波方面引起關(guān)注。
　　Philip,Taft和Chrenko等根據(jù)反射光譜的測(cè)定,估計(jì)立方氮化硼的頻帶寬8eV,此值比京昂是的頻帶寬度（5.47eV）大,但與Si ,ALP,Ge和GaAs,以及Sn和In,Sb各頻帶寬度大小一樣的.
　　3、 磁化率 研究表明，立方氮化硼具有弱的鐵磁性，如圖1－11和圖1－12所示。
　　四、熱（力）學(xué)性質(zhì)
　　1、 比熱
　　2、 德拜溫度（K） 1700K是由紅外光譜測(cè)得的。1900是根據(jù)θ（0）＝（4.19×10-8/√a3M）G所計(jì)算的。式中，a為4.80×10-6(703K); 4.30×10-6,(973K);5.60×10-6(1173K);5.80×10-6,(1433K)
　　3、 線熱膨脹 a(K-1) 熱膨脹系數(shù)在不同溫度下不同，如為4.80×10-6(703K);4.03×10-6,(973K);5.60×10-6(1173K);5.80×10-6,(1433K)。
　　4、 熱穩(wěn)定性（<1大氣壓）
　　（1） 在空氣、氧氣中：常溫至1570K時(shí)，B2O3保護(hù)層能阻止進(jìn)一步的氧化；1673K沒(méi)有轉(zhuǎn)變?yōu)榱降慕Y(jié)構(gòu)。
　?。?） 在氮?dú)庵校涸?525K下加熱12小時(shí)少量轉(zhuǎn)變?yōu)榱浇Y(jié)構(gòu)。
　?。?） 在真空中（10－7乇）轉(zhuǎn)變?yōu)榱浇Y(jié)構(gòu)的臨界溫度為1773～1873K。高壓下（5.0~6.0GP）強(qiáng)脈沖加熱,轉(zhuǎn)變?yōu)榱浇Y(jié)構(gòu)BN的臨界溫度為3400～3500K.
　　5、 熔點(diǎn)（在三相點(diǎn)） 10.5GP a時(shí)，約3500K。
　　五、 化學(xué)性質(zhì)
　?。ㄒ唬?立方氮化硼的氧化過(guò)程
　　由圖1－4曲線分析得知，微粉重量變化分若干階段進(jìn)行。第一階段（1區(qū)段），由于加熱到573K，重量減少0.3％,顯然與微粉吸附的物質(zhì)解吸有關(guān).跌入 階段（2區(qū)段）表明,在573～973K的范圍內(nèi),被氧化的微粉的重量變化.在這個(gè)階段氧化表現(xiàn)出化學(xué)作用的特征是典型的,可用反應(yīng)式表達(dá)為:2BN+ 3/2O2=B2O3+N2 .微粉氧化的第四階段起始于1273K(4區(qū)段),在此階段氧化的高速與微粉顆粒分裂所引起的氧化表面的更新有關(guān).
　　溫度和維持時(shí)間的進(jìn)一步提高和延長(zhǎng),導(dǎo)致了立方氮化硼微粉的第五階段（5區(qū)段）的發(fā)生.在第五階段中,B2O3的蒸發(fā)速度超過(guò)其形成的速度,因而,氧通過(guò)氧化硼層的遷移更加激烈,整個(gè)過(guò)程加速進(jìn)行,這點(diǎn)已被氧化的試樣的重量明顯降低所證明.
　　(二)立方氮化硼與一些元素的化學(xué)作用
　　立方氮化硼與鐵、碳沒(méi)有明顯的親和力，因此決定著它在磨削鋼時(shí)是十分有價(jià)值的。
　　立方氮化硼與一些元素的化學(xué)作用如下：Mo在10－4mm真空中，約1630K時(shí)與立方氮化硼反應(yīng)。Ni在10－4mm真空中，1630K濕潤(rùn)立方氮化 硼。Fe、Ni、Co在氬氣中，1620～1670K時(shí)開(kāi)始與立方氮化硼反應(yīng)。Al在10－5mm真空中，1770K時(shí)濕潤(rùn)立方氮化硼。Cu、Ag、 Au、Ge、Sn在10－5mm真空中，1370K時(shí)不濕潤(rùn)立方氮化硼或六方氮化硼，濕潤(rùn)功為（0.6~3.5）10-5J/cm2.Fe、Co、Ni、 Si在10－5mm 真空中，1550OC濕潤(rùn)六方氮化硼，濕潤(rùn)功為（1.0~3.5）10-4J/cm2.
　　B在2470K是不濕潤(rùn)六方氮化硼,添加0.1~1%Ti或Cr,濕潤(rùn)性增加.