立方氮化硼單晶的應用

立方氮化硼單晶（CBN），作為一種人工合成的超硬材料，自然界中難尋其蹤。其氮原子與硼原子以 sp3 雜化緊密相連，構建出類似金剛石中碳原子的致密結構，賦予它高密度和高硬度的特性，莫氏硬度達 9.7，僅次于金剛石，是當之無愧的超硬材料。

在磨削領域，CBN 單晶堪稱 “磨界精英”。憑借高硬度，它能高效磨削黑色金屬等難加工材料。與金屬、樹脂、電鍍、陶瓷等結合劑搭配，制成的砂輪磨削性能卓越且自銳性良好。比如在高速鋼滾刀齒形磨削中，CBN 砂輪可精準保持刀具形狀，磨削效率比傳統(tǒng)剛玉砂輪提升 30% 以上；在凸輪軸加工時，工作速度輕松突破 160m/s，大幅縮短加工周期。在鉆頭、銑刀、拉刀及汽車傳動軸等部件的磨削中，也表現出色，磨削精度高且砂輪壽命長。

CBN 單晶還是刀具材料中的 “潛力股”。微米級粒度的 CBN 單晶微粉，經高溫高壓燒結與結合相融合，搖身一變成為聚晶立方氮化硼（PCBN），廣泛應用于金屬加工領域。PCBN 刀具硬度高、耐磨損，還具備高韌性、化學惰性和高溫紅硬性，在加工硬鋼、工具鋼、鑄鐵等高硬度耐磨材料時，能在高溫下穩(wěn)定切削。在汽車制造業(yè)中，PCBN 刀具可直接切削淬硬后的變速箱齒輪，加工表面粗糙度可達 Ra0.4μm 以下，刀具壽命是硬質合金刀具的 50 倍以上；模具行業(yè)中，用于加工硬度 HRC55 以上的冷作模具型腔，實現以車代磨工藝，加工效率提升 40%；軸承加工領域，對軸承套圈的硬面車削能保證尺寸精度達到 IT5 級，大幅減少后續(xù)磨削工序。

CBN 單晶在電子領域同樣嶄露頭角。它是寬禁帶半導體材料，禁帶寬度達 6.4ev，本征吸收限約為 193nm，熱導率和電阻率高，抗氧化和抗高能粒子輻射能力強，熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性極佳，是制作真空紫外光電探測器的理想材料。盡管目前合成的 CBN 晶體尺寸較小、雜質和缺陷較多，但科研人員正積極探索，以其為基底研制高性能的 MSM 型真空紫外光電探測器，未來有望在國防、天文學、航空航天等領域大顯身手 。