导读:本文包含了立方氮化硼膜论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:c-BN单晶,高温高压,触媒层,电子结构
立方氮化硼膜论文文献综述
吕美哲[1]（2019）在《立方氮化硼单晶/触媒层界面物相的高温高压相变机理》一文中研究指出在工业上合成立方氮化硼(c-BN)单晶,最常用的合成方法是高温高压触媒法。明确c-BN单晶/触媒层界面物相的高温高压相变机理对合成大颗粒优质的磨料级c-BN单晶有重要指导意义。本文通过“淬火”,最大程度地保留c-BN单晶在高温高压下的形核和生长信息。将合成块进行破碎后发现,c-BN单晶被一层白色粉末状物质包裹。本文将距离c-BN单晶表面30～0 μm范围内的包裹物定义为触媒层。将距离c-BN单晶表面30～20 μm、20～10μm和10～0μm范围内的包裹物分别定义为触媒层外层、中间层和内层。本文使用的c-BN样品均是采用以h-BN作为初始原料,以Li3N作为触媒,在高温高压条件(1700 K,5.0 GPa)下合成的,所有理论计算体系也是基于Li3N-BN体系。本文利用X射线衍射和高分辨透射电子显微镜表征c-BN单晶/触媒层界面的物相结构。利用俄歇电子能谱和电子能量损失谱定性和定量分析B、N电子结构在c-BN单晶/触媒层界面的变化规律。利用固体与分子经验电子理论(EET理论)计算c-BN单晶/触媒层界面存在的主要物相h-BN、c-BN和Li3BN2的价电子结构,揭示h-BN/c-BN和Li3BN2/c-BN在高温高压下发生相变的可能性。利用第一性原理热力学计算h-BN/c-BN的相变共存点和Li3BN2的相变点。综合实验表征和理论计算结果,分析c-BN单晶在高温高压下的相变机理。利用扫描电子显微镜和原子力显微镜分析c-BN单晶表面形貌和缺陷特点,结合第一性原理表面能计算分析c-BN单晶的生长过程。综合表征实验和理论计算结果,分析Li3BN2在高温高压下的催化方式。对c-BN单晶/触媒层界面的物相结构表征结果表明:触媒层样品中存在的主要物相结构为h-BN、c-BN、Li3BN2和少量杂质。另外,在触媒层中未发现Li3N的存在。在不同的触媒层微区发现不同的BN结构形态,存在有序度较高的h-BN结构、多种不同缺陷程度的h-BN结构、无序态的BN结构、以及在无序态BN结构中观察到的立方相结构。对c-BN单晶/触媒层界面的电子结构进行表征,发现触媒层中B、N原子的sp2杂化态的俄歇峰强度从触媒层外层到内层逐渐减弱,而sp3杂化态的俄歇峰强度从外层到内层逐渐增强。触媒层外层中,B-π*特征损失峰具有较高的强度,在触媒层内层中,B-π*特征损失峰强度锐减。触媒层中B-sp3的含量从外到内层的比例分别为10.11%、14.67%和22.85%。这说明在触媒层中BN结构由sp2π六方逐渐向sp3σ立方结构转变。利用EET理论对c-BN单晶/触媒层界面物相的计算结果表明:在c-BN单晶合成温度和压强下,h-BN、c-BN和Li3BN2结构均可存在。Li3BN2结构的最强键的共价电子密度和键能均大于h-BN,说明在高温高压条件下Li3BN2比h-BN更稳定,向c-BN晶体转变的可能性更低。h-BN/c-BN之间存在电子密度连续的晶面,而Li3BN2/c-BN之间不存在符合电子密度连续的晶面。这表明c-BN单晶是由h-BN直接转变而来,而不是由Li3BN2分解而来的。利用第一性原理对c-BN单晶/触媒层界面物相的计算结果表明:从热力学的角度分析,h-BN转变为c-BN的相变共存点处的温度和压强低于Li3BN2发生相变的温度和压强。表明h-BN向c-BN转变时,Li3BN2能够稳定存在,这与EET理论价电子结构的计算结果一致。对c-BN单晶生长过程的研究结果表明:c-BN单晶的裸露面为(111)晶面,单晶表面存在杂质颗粒、叁角孔洞、片层结构和大台阶结构等多种缺陷。这表明c-BN单晶生长过程中存在二维形核生长、位错生长等多种方式。计算h-BN、c-BN和Li3BN2在高温高压下的主要低指数晶面的表面能,c-BN的(110)晶面具有最低的表面能。表面能越低,晶面电子密度越高,晶面越稳定,表面能的计算结果与价电子结构的计算结果一致。Li3BN2的(100)品面具有最高的表面能,能够成为c-BN形核和生长的基底。结合实验表征和理论计算结果分析,提出了 Li3BN2在高温高压下催化h-BN向c-BN相变的理论模型。Li3BN2的(BN2)3-侵入六方相使h-BN降为低聚合度的BN团簇。Li+能够吸引N原子的一个外层电子,将其转移到B原子的空轨道上,从而完成B、N原子间电子的转移,形成sp3态的c-BN生长基元。与Li3BN2接触的h-BN不断转变成c-BN生长基元。c-BN生长基元通过不断聚集、碰撞形成c-BN晶核。Li3BN2的(100)晶面具有比其它品面更高的表面能,在c-BN形核后,作为c-BN单晶的生长基底促进单晶的继续生长。(本文来源于《山东大学》期刊2019-05-20）
赵德鹤[2]（2019）在《金刚石/立方氮化硼异质外延界面的第一性原理研究》一文中研究指出立方氮化硼(cubic boron nitride,c-BN)和金刚石(diamond)是两种具有极端优异性质的超硬多功能无机非金属材料。尤其是,c-BN不仅具有与diamond类似的高硬度、宽带隙、高弹性模量、高热导率、高的载流子迁移率等众多的优点,在热稳定性和化学稳定性等方面表现得更为优异。因此,它们可以被广泛应用于各个领域。例如,利用其宽带隙的特性(c-BN为6.4 eV和diamond为5.5eV)可以应用于深紫外光辐射和太阳光盲区深紫外光探测器当中,同时因其还具有优越的抗辐照特性,高击穿电压,还可用于X射线、核辐射等高能粒子监控和探测;利用其高弹性模量可以应用在表面声波器件;利用其高度的化学稳定性和生物兼容性可用于电化学或生物传感器;因其具有极高的热导率可应用在激光器和电子器件热沉积;高的载流子迁移率和击穿电场使其可以应用于高频器件;由于diamond和c-BN易于通过掺杂实现半导体特性,在光电领域中也有着广阔的应用前景。此外,diamond的氮原子-空位中心可应用于未来固态量子计算。因此,制备高质量diamond和c-BN单晶以及开发其在各领域内的新颖应用无论对于基础科学还是实际的工业应用都具有十分重要的意义。然而,目前的研究多集中在diamond和c-BN单晶个体。鉴于c-BN单晶在实验合成上的极度困难,开发diamond和c-BN异质结构的组合以及最大程度的发挥和增强两者的优异性能等方面的研究甚少。因此,如果在理论上能够预测diamond和c-BN的异质结构界面的状态以及相应的各种性能,将会为实现基于上述两种高质量超硬多功能材料的半导体异质结提供坚实的实验基础,将具有重要的理论意义和实际的应用前景。基于此,本课题采用第一性原理方法对(100)和(111)方向上的diamond/c-BN异质外延界面处不同成键构型方式进行了结构优化及其相应的电荷转移和能带结构等半导体性能方面的计算。为了确保计算精度,我们在diamond表面构建12层c-BN原子层进行了异质界面性质的计算。结果表明,在(111)和(100)方向上的diamond/c-BN界面处,C-B成键构型的异质界面的结合能最低,为理论上最稳定结构。对C-N键合结构的能带结构和态密度的计算表明,费米能级E_F附近界面态密度的贡献主要来自于N 2s2p,B 2p和C 2p轨道,而对C-B键合结构,贡献主要来自B 2p,N 2p和C 2p轨道。此外,我们还计算了差分电荷密度、结合能和带偏,结果发现C-B成键的结构能量更加稳定,C-B键较C-N键共价强度更高;C-N键的(111)diamond/c-BN界面的带偏结果显示,c-BN的价带顶在diamond价带顶上方0.587 eV处,这与最近的一篇报道中的结果(c-BN的价带顶在diamond价带顶上方0.8 eV)非常接近。本论文通过diamond/c-BN异质结面的结构和电学性质的研究,对外延生长实验过程的机理进行验证和一定的预测,diamond/c-BN异质结的实现将会在高温电子、紫外光电子学和(生物)传感器等方面得到广泛的应用。(本文来源于《吉林大学》期刊2019-05-01）
李良,陈玉奇,周爱国[3]（2019）在《聚晶立方氮化硼用结合剂及其制备工艺的研究进展》一文中研究指出聚晶立方氮化硼(PCBN)具有高硬度和好的耐磨性、导热性、高温稳定性及化学稳定性,在加工淬硬钢、灰铸铁、钛合金以及高温合金等难加工材料领域有广泛的应用。本文综述了PCBN用结合剂研究及应用概况,分别介绍了PCBN用金属/陶瓷单相型、金属和陶瓷复合型和新型金属陶瓷Ti_3SiC_2类化合物3种类型结合剂的结合机理及优缺点,其中重点介绍Ti_3SiC_2类新型结合剂的制备工艺和独特性能,并对其在制备过程中存在的问题进行阐述。(本文来源于《金刚石与磨料磨具工程》期刊2019年02期）
张喆,张俊,王文龙,何绪林,谢志刚[4]（2019）在《氯化钠对合成聚晶立方氮化硼复合片质量的影响》一文中研究指出通过改变旁热式组装中氯化钠总含量(0%、+2%、+3%和+4%),在合成温度为1350℃～1400℃、压力5～5.5GPa和烧结时间20～25min条件下,制成聚晶立方氮化硼复合片,以期达到均匀压力场、改善聚晶层平整度和提高性能稳定性的目的。与传统组装相比,随着体系中氯化钠用量的增加,靠近博士帽堵头侧复合片压力梯度随之减小。当氯化钠用量增至传统盐含量(4%)时,所制聚晶立方氮化硼复合片其平整度和性能稳定性达到最佳,外侧复合片中心与边缘区域聚晶层厚度差可缩小50%以上,且其硬度及切削性能偏差不高于8%。(本文来源于《超硬材料工程》期刊2019年02期）
吕常伟,王臣菊,顾建兵[5]（2019）在《高温高压下立方氮化硼和六方氮化硼的结构、力学、热力学、电学以及光学性质的第一性原理研究》一文中研究指出本文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势和局域密度近似方法,优化了立方和六方氮化硼的几何结构,系统地研究了零温高压下立方和六方氮化硼的几何结构、力学、电学以及光学性质.结构与力学性质研究表明:立方氮化硼的结构更加稳定,两种结构的氮化硼均表现出一定的脆性,而六方氮化硼的热稳定性则相对较差;电学性质研究表明:立方氮化硼和六方氮化硼均为间接带隙半导体,且立方氮化硼比六方氮化硼局域性更强;光学性质结果显示:立方氮化硼和六方氮化硼对入射光的通过性都很好,在高能区立方氮化硼对入射光的表现更加敏感.此外,还研究了高温高压下立方氮化硼的热力学性质,并得到其热膨胀系数、热容、德拜温度和格林艾森系数随温度和压力的变化关系.本文的理论研究阐述了高压下立方氮化硼和六方氮化硼的相关性质,为今后的实验研究提供了比较可靠的理论依据.(本文来源于《物理学报》期刊2019年07期）
郭妍,贾云海,郭建梅,朱立新,孙越[6]（2019）在《基于正交试验分析的电火花放电磨削聚晶立方氮化硼复合片工艺》一文中研究指出聚晶立方氮化硼(PCBN)材料具有高温抗热性和高硬度,是干式车削硬态材料的最佳选择,在黑色金属加工领域得到越来越广泛的采用。目前,电火花放电磨削加工是应用广泛的聚晶立方氮化硼焊接刀具加工方法之一。以GE公司PCBN复合片8200作为试样材料,采用正交试验法,在超硬刀具电火花磨削加工机床上加工PCBN复合片,结合扫描电镜观测、粗糙度仪测试,选取电极旋转线速度、峰值电流、脉冲宽度作为主要工艺参数,以材料去除量、电极损耗作为加工效率的评价指标,以样品加工表面粗糙度、变质层厚度作为加工质量评价指标,分析电火花放电磨削加工PCBN材料的工艺。试验结果表明:当电极旋转线速度60m/min、峰值电流2A、脉冲宽度20μs时,PCBN的去除量为1.1mm~3,电极损耗为3.2mm~3,PCBN样品加工面的表面粗糙度达到R_a0.8μm,变质层厚度为12μm,得到比较满意的加工效果。(本文来源于《工具技术》期刊2019年03期）
涂禄强[7]（2019）在《立方氮化硼涂层刀具切削性能研究》一文中研究指出立方氮化硼(cubic Boron Nitride,cBN)是硬度和热导率仅次于金刚石的超硬材料。但在加工黑色金属方面,其热稳定性和化学惰性则远优于金刚石,1200?C以下加工黑色金属时化学性能十分稳定,使其弥补了金刚石刀具在加工黑色金属方面的不足。cBN优异的物化性质使其在加工淬硬材料方面具有广阔的应用前景。本文聚焦于cBN涂层刀具的切削性能研究,包括切削力、切削温度以及刀具磨损试验研究,切削力、切削温度和涂层刀具温度场分布的有限元仿真分析,主要完成了以下几方面内容:(1)开展了cBN涂层刀具的切削力及切削温度试验研究。以TiAlN涂层刀具为对比,分析了切削深度(a_p)和切削速度(v_c)对切削力(F)的影响,切削速度(v_c)对切削温度(T)的影响。切削分力F_x,F_y,F_z都随着a_p的增加而增大;其中,径向力F_y最大、切向力F_z次之、轴向力F_x最小;而随着v_c的增加,F_y明显下降,F_z和F_x变化不明显。切削温度随着v_c的增加逐渐增大。在同等切削条件下,与TiAlN涂层刀具相比,cBN涂层刀具在切削分力F_x,F_y,F_z分别减少16.0%,52.0%,23.8%;切削温度降低19.0%-21.0%。(2)开展了cBN涂层刀具的切削力及切削温度仿真研究。建立了cBN涂层刀具有限元模型并进行了验证,通过仿真分析获得了cBN涂层刀具切削过程中的切削力变化规律和温度场分布。涂层刀具表面具有较明显的温度梯度,前刀面温度最高,随后逐渐向四周扩散并呈现逐级递减趋势;与TiAlN涂层相比,cBN涂层凭借更低摩擦系数和更高热导率,使得涂层区域温度更低且温度扩散更快。(3)开展了cBN涂层刀具的磨损试验研究。研究了cBN涂层刀具的后刀面磨损宽度随切削路程变化,对涂层刀具的磨损形貌及化学成份进行了分析。在同等切削条件下,未涂层Si_3N_4、TiAlN涂层和cBN涂层刀具的后刀面平均磨损率分别是607μm/km,472μm/km和103μm/km。cBN涂层刀具的磨损形式主要是前刀面的月牙洼磨损以及后刀面的磨损带,磨损机理主要是磨料磨损和扩散磨损。与TiAlN涂层刀具相比,cBN涂层刀具凭借其低摩擦系数、高硬度以及高热导率,使其在切削加工淬硬材料方面具有独特的优越性,表现了更优异的切削性能。(本文来源于《南京航空航天大学》期刊2019-03-01）
王毅,马凯,徐坤坤,陈光,段珍珍[8]（2019）在《立方氮化硼含量对等离子喷焊层Ni60B+cBN/Ti组织与性能的影响》一文中研究指出采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和显微硬度计等研究了cBN含量对Q235钢表面Ni60B+cBN/Ti等离子喷焊层显微组织与性能的影响。结果表明:喷焊层可分为熔合区、中部枝晶区和上部含cBN颗粒区。喷焊层中部枝晶区的主要物相为(Ni,Fe)、FeNi_3、(Fe,C)及富铬碳化物,喷焊层上部含有cBN颗粒区的主要物相为(Ni,Fe)、FeNi_3、NiTi、cBN、Cr B、TiB_2、TiB和CrN。随着cBN含量的增加,喷焊层表面硬质颗粒相增多。喷焊层表面的显微硬度随cBN含量的增加而增大,但cBN含量过多会导致其连接性变差,喷焊层会出现气孔及cBN颗粒脱落现象,从而降低喷焊层的力学性能。(本文来源于《热加工工艺》期刊2019年02期）
李剑,马尧,梁力行,王海龙,张锐[9]（2019）在《放电等离子烧结聚晶立方氮化硼刀具的性能》一文中研究指出采用溶胶凝胶法在立方氮化硼(cBN)表面包裹SiO2,以铝粉、碳化硼粉和炭粉为烧结助剂,利用放电等离子烧结(SPS)技术在压力100MPa和1 700℃保温10min的条件下制备聚晶立方氮化硼(PcBN),研究了PcBN的烧结性能、物相组成、微观形貌、力学性能以及所制备刀具的切削性能。结果表明:烧结助剂、原位反应和cBN颗粒活化等因素的共同作用促进了PcBN的致密化,其相对密度为97%;PcBN的主晶相为cBN,同时还存在SiO2、Al3BC3、SiC相;PcBN的硬度为(38±3.5)GPa,抗弯强度为(425±23)MPa;在相同切削速度下,所制备的PcBN刀具前刀面的崩损面积以及后刀面的磨损带长度均小于日本知名公司所产PcBN(BN11)刀具的,当切削速度由200m·min-1增加到400m·min-1时,所制备的PcBN刀具的磨损程度轻于BN11刀具的,PcBN刀具的切削性能优于BN11刀具的。(本文来源于《机械工程材料》期刊2019年01期）
钟生林,王鹏,莫培程,虞琦峰,吴一[10]（2018）在《陶瓷结合PcBN(聚晶立方氮化硼)超硬材料的研究与发展》一文中研究指出陶瓷结合PcBN超硬材料因其硬度高、耐磨性好、热稳定性高、化学惰性高等特点,广泛用于黑色金属加工领域。文章主要论述了当前常用金属粘结剂、陶瓷粘结剂、金属陶瓷粘结剂对陶瓷结合PcBN烧结及性能的影响,并简要分析了各类粘结剂的优缺点,并对其未来发展进行展望。(本文来源于《超硬材料工程》期刊2018年05期）
立方氮化硼膜论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
立方氮化硼(cubic boron nitride,c-BN)和金刚石(diamond)是两种具有极端优异性质的超硬多功能无机非金属材料。尤其是,c-BN不仅具有与diamond类似的高硬度、宽带隙、高弹性模量、高热导率、高的载流子迁移率等众多的优点,在热稳定性和化学稳定性等方面表现得更为优异。因此,它们可以被广泛应用于各个领域。例如,利用其宽带隙的特性(c-BN为6.4 eV和diamond为5.5eV)可以应用于深紫外光辐射和太阳光盲区深紫外光探测器当中,同时因其还具有优越的抗辐照特性,高击穿电压,还可用于X射线、核辐射等高能粒子监控和探测;利用其高弹性模量可以应用在表面声波器件;利用其高度的化学稳定性和生物兼容性可用于电化学或生物传感器;因其具有极高的热导率可应用在激光器和电子器件热沉积;高的载流子迁移率和击穿电场使其可以应用于高频器件;由于diamond和c-BN易于通过掺杂实现半导体特性,在光电领域中也有着广阔的应用前景。此外,diamond的氮原子-空位中心可应用于未来固态量子计算。因此,制备高质量diamond和c-BN单晶以及开发其在各领域内的新颖应用无论对于基础科学还是实际的工业应用都具有十分重要的意义。然而,目前的研究多集中在diamond和c-BN单晶个体。鉴于c-BN单晶在实验合成上的极度困难,开发diamond和c-BN异质结构的组合以及最大程度的发挥和增强两者的优异性能等方面的研究甚少。因此,如果在理论上能够预测diamond和c-BN的异质结构界面的状态以及相应的各种性能,将会为实现基于上述两种高质量超硬多功能材料的半导体异质结提供坚实的实验基础,将具有重要的理论意义和实际的应用前景。基于此,本课题采用第一性原理方法对(100)和(111)方向上的diamond/c-BN异质外延界面处不同成键构型方式进行了结构优化及其相应的电荷转移和能带结构等半导体性能方面的计算。为了确保计算精度,我们在diamond表面构建12层c-BN原子层进行了异质界面性质的计算。结果表明,在(111)和(100)方向上的diamond/c-BN界面处,C-B成键构型的异质界面的结合能最低,为理论上最稳定结构。对C-N键合结构的能带结构和态密度的计算表明,费米能级E_F附近界面态密度的贡献主要来自于N 2s2p,B 2p和C 2p轨道,而对C-B键合结构,贡献主要来自B 2p,N 2p和C 2p轨道。此外,我们还计算了差分电荷密度、结合能和带偏,结果发现C-B成键的结构能量更加稳定,C-B键较C-N键共价强度更高;C-N键的(111)diamond/c-BN界面的带偏结果显示,c-BN的价带顶在diamond价带顶上方0.587 eV处,这与最近的一篇报道中的结果(c-BN的价带顶在diamond价带顶上方0.8 eV)非常接近。本论文通过diamond/c-BN异质结面的结构和电学性质的研究,对外延生长实验过程的机理进行验证和一定的预测,diamond/c-BN异质结的实现将会在高温电子、紫外光电子学和(生物)传感器等方面得到广泛的应用。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
立方氮化硼膜论文参考文献
[1].吕美哲.立方氮化硼单晶/触媒层界面物相的高温高压相变机理[D].山东大学.2019
[2].赵德鹤.金刚石/立方氮化硼异质外延界面的第一性原理研究[D].吉林大学.2019
[3].李良,陈玉奇,周爱国.聚晶立方氮化硼用结合剂及其制备工艺的研究进展[J].金刚石与磨料磨具工程.2019
[4].张喆,张俊,王文龙,何绪林,谢志刚.氯化钠对合成聚晶立方氮化硼复合片质量的影响[J].超硬材料工程.2019
[5].吕常伟,王臣菊,顾建兵.高温高压下立方氮化硼和六方氮化硼的结构、力学、热力学、电学以及光学性质的第一性原理研究[J].物理学报.2019
[6].郭妍,贾云海,郭建梅,朱立新,孙越.基于正交试验分析的电火花放电磨削聚晶立方氮化硼复合片工艺[J].工具技术.2019
[7].涂禄强.立方氮化硼涂层刀具切削性能研究[D].南京航空航天大学.2019
[8].王毅,马凯,徐坤坤,陈光,段珍珍.立方氮化硼含量对等离子喷焊层Ni60B+cBN/Ti组织与性能的影响[J].热加工工艺.2019
[9].李剑,马尧,梁力行,王海龙,张锐.放电等离子烧结聚晶立方氮化硼刀具的性能[J].机械工程材料.2019
[10].钟生林,王鹏,莫培程,虞琦峰,吴一.陶瓷结合PcBN(聚晶立方氮化硼)超硬材料的研究与发展[J].超硬材料工程.2018