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无压烧结立方氮化硼刀具
立方氮化硼(CBN)是最简单的III-V族人工合成材料，它不仅化学稳定性好、耐高温．而且具有最大禁带宽度和高热导率，可以掺杂成n型和p型半导体材料。cBN材料具有优异的电学和光学性能。高质量大尺寸cBN单晶合成非常困难，这在较大程度上限制了cBN材料以单晶形式的直接应用。本课题采用Al、Si及其合金为结合剂，常压烧结cBN单晶微粉，研究了不同体系结合剂对立方氮化硼多晶材料烧结和性能的影响。试验中采用X射线衍射、X射线能谱、扫描电子显微镜等分析手段进行物相组成和显微结构分析，采用高阻仪和荧光光谱仪分析了多晶材料的电学和光学性能。
实验结果表明在相同温度下，cBN多晶材料的的相对密度随着结合剂含量的增加而升高。Al与cBN在烧结过程中发生液相参与的化学反应，反应生成AIN和AIB12新物相，存在于Al与cBN的界面：Si与cBN在所考察的温度范罔不与cBN反应。硅铝合会在低温下出现液相，能够很好解决添加Si出现的体积膨胀问题，起到促进烧结的作用。cBN多晶材料的体电阻率达到l09Q／cm．由于空间电荷限制效应，cBN多晶材料的电阻随着测试电压的升高变化很大。Al-Si-cBN材料的介电带数大，介电损耗低。不同体系的cBN多晶材料发光强度均随烧结温度升高而增强。在200nm和250nm激发下可以观察到350nm、97nm、450nm、467nm等多个发光峰。347.8nm和367nm的发光峰是由问隙B原子引起的．400nm到470nm的发光峰是由cBN内部声子振动引起的。Al-Si-cBN在波长460nm、520nm激发下分别观察到501nm和556nm附近的单一发光峰，这是由cBN内部B原子和N原子复合空位引起的。
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