有什么困难的硝酸硼或碳化碳化碳化物？

内容菜单

● 了解氮化硼

>> 硝化硼的形式

>> 立方硼的硬度和特性

>> 热和电性能

● 了解碳化钨

>> 硬度和机械性能

>> 热和化学稳定性

● 详细的晶体结构和粘结

● 扩大的工业和技术应用

● 环境和经济考虑

● 未来的研究和发展

● 机械性能和在不同条件下的性能

● 关键差异的摘要

● 结论

● 常见问题（常见问题解答）

>> 1。就硬度而言，硝酸硼和碳化碳化钾的主要区别是什么？

>> 2。在任何条件下，碳化通碳化碳化碳化物能比硝酸硼更难吗？

>> 3。为什么立方硼硝化物优于碳化碳化碳化物来切割硬质钢？

>> 4。碳化钨比立方硼便宜吗？

>> 5。除氮化物立方硼外，还有其他形式的氮化硼吗？

当涉及到工业应用中使用的超强材料时，例如切割工具，磨料和耐磨损的零件，包括硝酸硼和 碳化钨 是顶级竞争者。但是，它们的晶体结构，硬度，热稳定性和典型用途都有很大差异。本文探讨了硝化硼（尤其是氮化硼）和碳化钨的硬度和其他相关特性，比较了它们的优势和缺点以回答这个问题：哪种困难，硝酸硼或碳化碳化碳化物？

了解氮化硼

硝化硼（BN）是由硼和氮原子制成的化合物，以几种晶体形式存在，具有截然不同的特性。

硝化硼的形式

- 六角硼硝化硼（H-BN）：类似于结构的石墨，它柔软且润滑性，在层中具有较强的共价键，但层之间的键合弱。

- 立方硼（C-BN）：具有钻石状的立方晶体结构，使其非常坚硬且热稳定。

-Wurtzite Boron氮化物（W-BN）：一种六边形形式在结构上与Lonsdaleite（六边形钻石）相似，硬度可能超过钻石。

立方硼的硬度和特性

氮化物立方硼是钻石之后的第二强材料，其硬度硬度约为9.5至10。其维克斯硬度最高可达到4800 hv，高度高于碳化钨（约2400 HV）。 CBN在化学上也是化学稳定的，并且在高温下保持硬度，使其非常适合切割硬化的钢和磨料环境。

CBN的硬度源于其在立方晶格中的牢固共价键合，类似于钻石，但在加工铁质材料时具有更好的热和化学稳定性。带有纳米晶粒的多晶C-BN表现出与钻石相当或超过钻石的硬度。

热和电性能

氮化硼，尤其是C-BN，在电绝缘体之间具有极好的导热率，并且可以承受很高的温度（机械上最高2350°C）。它还具有宽阔的带隙半导体特性，在电压下排放紫外线，从而打开了超越硬度的应用，例如LED和激光器。

了解碳化钨

碳化钨（WC）是六角形晶格中的钨和碳原子的化合物。由于其高硬度和韧性，它被广泛用于工业机械，切割工具，采矿和磨损零件。

硬度和机械性能

碳化钨的硬度约为9至9.5，而Vickers硬度约为2400 hv。它非常僵硬，年轻的模量在530至700 GPA之间，约为钢的三倍。它的密度很高（〜15 g/cm³），有助于其稳健性。

WC是坚韧的，可以用钴粘合剂烧结，以改善断裂韧性，平衡硬度和脆性。它比大多数钢和陶瓷要难，但仍然比立方硼硝化物更柔软。

热和化学稳定性

WC具有高熔点（〜2780°C）和良好的导热率（〜110 W/m·K）。但是，它从500–600°C开始氧化并在非常高的温度下分解。它在化学上对许多酸是化学稳定的，但可以被氢氟酸和硝酸等混合物攻击。

详细的晶体结构和粘结

立方硼（C-BN）和碳化钨（WC）的特殊硬度可归因于它们独特的晶体结构以及在这些结构中原子键的性质。

- 立方硼硝化物：采用类似于钻石的锌 - 搅拌晶体结构，每个硼原子都是四面体与四个氮原子协调的，反之亦然。这种强大的共价键合网络导致一个刚性的晶格抵抗变形。 C-BN中的强方向键有助于其高硬度和热稳定性。

- 碳化钨：在六角形的封闭式结构中结晶，钨和碳原子紧紧挤满了。 WC中的键合是共价，金属和离子特征的混合物，它在硬度和韧性之间提供平衡。金属键合组件允许一定程度的塑性变形，与纯共价材料（如C-BN）相比，它增强了韧性。

扩大的工业和技术应用

除切割工具和磨料外，氮化硼和碳化钨碳化合物都可以在各种先进的技术领域中找到用途。

- 立方硼硝化物：由于其对氧化和热降解的抗性，用于航空航天组件中的高性能涂料。它也用于电子设备作为高功率，高频半导体的底物材料，因为它具有出色的导热性和电绝缘性能。此外，C-BN用于需要极端硬度的精确研磨轮和抛光应用。

- 碳化钨：广泛用于制造采矿工具，钻头和耐磨性涂料。它的韧性使其适合涉及影响和磨损的应用。此外，WC在珠宝中用作戒指和手表的耐用且耐刮擦的材料。它还具有金属形成和挤压模具，其耐磨性延长了工具寿命。

环境和经济考虑

两种材料的生产都涉及能源密集型过程。

- 立方硼硝酸盐：合成通常需要高压，高温（HPHT）方法，该方法消耗了重要的能量并需要专用设备。生产的复杂性有助于其更高的成本和有限的可用性。

-Tungsten碳化物：生产涉及烧结的钨和碳粉，这是能量密集型的较少，但仍需要仔细控制条件。 WC更实惠和广泛可用，使其成为许多工业应用的首选材料。

从环境的角度来看，采矿和炼钨和硼资源具有生态影响。碳化钨工具的回收是减少废物和资源消耗的常见。正在进行对C-BN绿色合成方法的研究，以减少其环境足迹。

未来的研究和发展

研究继续改善超智材料的合成方法和特性。

- 硝酸硼：努力致力于产生更大的，无缺陷的立方体和葡萄球菌形式的晶体，以充分利用其硬度潜力。纳米结构和复合材料结合了C-BN的目的，旨在增强韧性，同时保持硬度。正在探索新的合成技术，例如化学蒸气沉积（CVD），以创建具有出色性能的薄膜和涂料。

-Tungsten Carbide：研究旨在通过合金和晚期涂层来提高其氧化耐药性和热稳定性。正在开发将WC与其他陶瓷或金属结合的混合材料正在开发以优化特定应用的性能。还正在进行粘合剂材料的创新，例如用毒性较小的替代品代替钴。

机械性能和在不同条件下的性能

C-BN和WC的性能在不同的机械和环境条件下有所不同。

- 氮化物立方硼：保持其在升高温度下的硬度，使其非常适合高速加工，在高速加热的情况下。它的化学惰性可以防止在侵略性环境中降解，从而在切割亚铁时可以更长的工具寿命。

-Tungsten碳化物：虽然很难，但可以在500–600°C以上的温度下氧化和降解，从而限制了其在高温应用中的使用。但是，它的出色韧性使其能够吸收撞击并比C-BN更好地抵抗裂缝，而C-BN更脆。这种韧性使WC在机械冲击很常见的应用中更可取。

关键差异的摘要

结论

在硝化硼和碳化钨之间的硬度之战中，立方体硝化物显然是较硬的材料，莫尔斯硬度为9.5至10，而维克斯硬度的硬度几乎是碳化钨的一倍。它的出色热稳定性和耐化学性使其对于切割硬化的钢和磨蚀性加工任务必不可少，在这些任务中可能会发生碳化碳化物工具。

然而，碳化碳化物仍然是一种在行业中广泛使用的多功能，坚韧且具有成本效益的材料。它的硬度令人印象深刻，但没有超过立方硼的硬度。因此，对于需要最大硬度和热稳定性的应用，立方氮化硼是首选的选择，而碳化钨则是优先选择的，而碳化物是优先选择的。

常见问题（常见问题解答）

1。就硬度而言，硝酸硼和碳化碳化钾的主要区别是什么？

氮化物立方硼比碳化钨更难，与碳化通碳酸盐的9-9.5相比，MOHS硬度约为9.5-10。它的Vickers硬度也更高，使其在苛刻的应用中更具耐磨性。

2。在任何条件下，碳化通碳化碳化碳化物能比硝酸硼更难吗？

不，碳化钨的内在硬度低于氮化物立方硼。但是，碳化钨提供了更好的韧性，并且易碎的脆性较小，这取决于应用程序。

3。为什么立方硼硝化物优于碳化碳化碳化物来切割硬质钢？

氮化物立方硼在高温下保持其硬度和化学稳定性，并且在加工铁质材料时耐受性更好，这可以更快地降解碳化碳工具。

4。碳化钨比立方硼便宜吗？

是的，碳化钨通常价格便宜且更易于生产，这使得在极端硬度不是主要要求的许多工业工具中更常见。

5。除氮化物立方硼外，还有其他形式的氮化硼吗？

是的，六角硼硝酸盐（H-BN）是一种柔软的形式，用作润滑剂，而Wurtzite硝酸硼（W-BN）是一种罕见的形式，它可能比钻石更难，但很难以纯形式合成。