Was ist hexagonales Bornitrid (h-BN)?
Hexagonales Bornitrid (h-BN) ist eine kristalline Struktur, die aus Stickstoff- und Boratomen in einem hexagonalen Gitter besteht. Es ist die einzige natürlich vorkommende Phase von Bornitrid.
Es erscheint als weiches, loses, glattes und feuchtigkeitsabsorbierendes weißes Pulver und weist ähnliche Schichtstrukturmerkmale wie Graphen auf, was ihm den Spitznamen „weißes Graphit“ eingebracht hat.
Eigenschaften von hexagonalem Bornitrid:
1. Hohe Hitzebeständigkeit: Hexagonales Bornitrid (h-BN) sublimiert in einer Stickstoffatmosphäre von 0,1 MPa erst bei Temperaturen über 3000 °C. Seine Festigkeit bei 1800 °C ist doppelt so hoch wie bei Raumtemperatur, was eine ausgezeichnete Temperaturwechselbeständigkeit beweist. Es übersteht mehrere Abkühlzyklen von 1500 °C auf Raumtemperatur ohne Rissbildung.
2. Hohe Wärmeleitfähigkeit: Die Wärmeleitfähigkeit von hexagonalen Bornitridprodukten beträgt etwa 34 W/m·K und ist damit vergleichbar mit der von Edelstahl, was auf eine hohe Wärmeleitfähigkeit hinweist.
3. Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient: Der Wärmeausdehnungskoeffizient von hexagonalem Bornitrid beträgt (2,0~6,5) *-10^6/°C, nur Quarzglas weist eine höhere Wärmeleitfähigkeit auf. In Verbindung mit dieser hohen Wärmeleitfähigkeit zeigt es eine ausgezeichnete Temperaturwechselbeständigkeit.
4. Hervorragende elektrische Isolation: Hexagonales Bornitrid besitzt gute Hochtemperatur-Isolationseigenschaften. Der maximale spezifische Volumenwiderstand von hochreinem hexagonalem Bornitrid kann 10^16–10^18 Ωm erreichen. Selbst bei 1000 °C liegt der spezifische Widerstand noch im Bereich von 10^4–10^6 Ωm.
5. Gute Korrosionsbeständigkeit: Hexagonales Bornitrid zeichnet sich durch hervorragende chemische Stabilität aus und wird von den meisten geschmolzenen Metallen, Gläsern und Salzen nicht benetzt. Es besitzt eine hohe Beständigkeit gegenüber Säuren, Laugen, geschmolzenen Metallen und Glas und weist eine gute chemische Inertheit auf.
6. Niedriger Reibungskoeffizient: Hexagonales Bornitrid besitzt hervorragende Schmiereigenschaften mit einem Reibungskoeffizienten von 0,16. Dieser Wert steigt auch bei hohen Temperaturen nicht an und es weist eine höhere Temperaturbeständigkeit als Molybdändisulfid und Graphit auf. Es kann in oxidierenden Atmosphären bis 900 °C und im Vakuum bis 2000 °C eingesetzt werden.
7. Bearbeitbarkeit: Hexagonales Bornitrid lässt sich mit herkömmlichen Metallbearbeitungstechniken problemlos bearbeiten, wobei eine Bearbeitungsgenauigkeit von bis zu 0,05 mm erreicht wird. Aus hexagonalen Bornitrid-Rohlingen können komplex geformte Produkte hergestellt werden.
Anwendungen von Bornitridkeramiken aus hexagonalem Bornitrid:
1. Aufgrund der ausgezeichneten chemischen Stabilität von hexagonalem Bornitrid kann es als Tiegel, Boote, Flüssigmetall-Transferrohre, Raketendüsen, Sockel für Hochleistungsgeräte, Rohre für geschmolzenes Metall, Pumpenkomponenten und Gussformen für Stahl verwendet werden.
2. Aufgrund seiner Hitzebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit eignet sich hexagonales Bornitrid für die Herstellung von Hochtemperaturbauteilen, Auskleidungen für Raketenbrennkammern, Wärmeschutzschilden für Raumfahrzeuge und korrosionsbeständigen Teilen für Magnetflussgeneratoren.
3. Die Isolationseigenschaften von hexagonalem Bornitrid finden breite Anwendung in der Hochspannungs- und Hochfrequenzisolierung, in Isoliermaterialien für Plasma-Lichtbögen, in Isolatoren für verschiedene Heizgeräte, in Ummantelungen für Heizrohre sowie in Hochtemperatur-, Hochfrequenz- und Hochspannungsisolations- und Wärmeableitungskomponenten in Hochfrequenz-Induktionsöfen.
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