高温高压下cBN单晶相变机理的理论计算研究

发布时间：2024-03-31 22:27

　　立方氮化硼(cBN)单晶性能优良,是一种极具应用价值的超硬材料,广泛应用在工业、航空、军事等领域。一方面由于它具有高硬度、高耐磨性、优良的热稳定性和化学惰性,可作为超级磨料用来制造刀具、磨具;另一方面根据它具有良好的透红外性和较宽的禁带宽度等优异性能,又可作为一种潜在的功能材料用于制造高温半导体。工业生产cBN单晶通常用高温高压触媒法,其合成体系中的初始成分一般为六方氮化硼(hBN)+触媒(碱金属、碱土金属、氮化物、硼氮化合物、铵盐等),合成所需的压强及温度区间大致为2.5⁷.5 GPa、1200²000℃。查阅文献,大多数认为在hBN+触媒合成体系中,熔融触媒起着B、N原子熔剂的作用,在cBN的热力学稳定区,饱和的cBN不断结晶析出,而不饱和的hBN不断熔解,此过程中hBN结构直接转变成cBN结构。还有少数认为密排六方氮化硼(w BN)作为hBN向cBN相变过程中的中间相,此时存在的相变过程有可能是hBN→w BN→cBN。本文从价电子结构角度和合成后触媒的物相组成角度出发,分析了上述两种相变过程发生的可能性,据此对hBN-Li3N合成体系...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1BN的PT相图[59]

图1.1BN的PT相图[59]二定律可知，相变发生的条件是：反应物的Gibbs自由变反应向体系自由能降低的方向进行，即反应前后的自表明，cBN的合成温度和压强范围在P—T相图中呈“V平衡线的下方时，hBN→cBN的相变自由能G>0时，发生hBN向....

图2.1相变机理分析流程图

山东建筑大学硕士学位论文差12122100%该式中1，2分别代表参考单元中两异相晶面的共价电子密度，在论中，两异相晶面间的电子密度保持连续的判据为≤10%。ET理论和键距差法，第一步构建BN价电子结构，然后构建物相主要，通过比较异相晶面间的价电子密度差....

图2.2cBN单晶高温高压合成过程

论中的多重解正是TFDC理论中电子密度连续的量子力学条件，电子密度很好地将联系起来。用基于EET理论，从价电子结构角度来阐释高温高压触媒法合成cBN相变机理问题，为进一步解释单晶高温高压相变机理提供了一种新途径。.2触媒层粉末样品的制备原料：hBN粉末（纯度≥99....

图3.1不同温度压强下hBN晶格常数的变化图

温常压下的晶格常数。而在高温高压触媒法合成cBN单晶时，其相变过程下进行的，因此，在构建相关物相的价电子结构时，应综合考虑温度、压的影响，这需要对相关物相的高温高压下的晶格常数进行模拟计算，在此EET理论对相关物相进行价电子结构计算。高温高压检测的极端性，难于测出任意温度....

本文编号：3944582