Material

Gốm Boron Nitride (BN)

Boron nitride (BN) khác biệt với mọi gốm kỹ thuật khác vì đủ mềm để gia công bằng thép dụng cụ thông thường, nhưng lại chịu được nhiệt độ trên…

Boron nitride (BN) khác biệt với mọi gốm kỹ thuật khác vì đủ mềm để gia công bằng thép dụng cụ thông thường, nhưng lại chịu được nhiệt độ trên 1800 °C trong môi trường trơ trong khi vẫn là vật cách điện xuất sắc.

Nghịch lý này đến từ cấu trúc lục giác giống than chì: liên kết yếu giữa các lớp mang lại tính bôi trơn và khả năng gia công, trong khi liên kết cộng hóa trị trong mặt phẳng mang lại độ ổn định nhiệt cao và độ bền điện môi. BN là vật liệu được chọn cho nồi nấu chảy không dính, lót gia nhiệt cảm ứng, vòi hàn plasma và mọi đồ gá không được nhiễm bẩn kim loại nóng chảy hay phản ứng với khí quy trình hoạt động.

Typical Properties

Indicative ranges — confirm grade and test conditions before design commitment.

PropertyIndicative Value
Thành phầnHot-pressed hexagonal boron nitride
Khối lượng riêng2.00-2.20 g/cm3
Độ cứng Vickers200-300 HV (Mohs approx. 2)
Độ bền uốn60-100 MPa
Độ dai phá hủy2-3 MPa.m1/2
Nhiệt độ làm việc tối đa1000 C in air, 2000 C inert
Độ dẫn nhiệt30-60 W/m.K (in-plane)
Hệ số giãn nở nhiệt (20-1000 C)1-3 x10-6/K
Potential Advantages

Gia công được bằng dụng cụ carbide tiêu chuẩn (không cần mài kim cương); cách điện tuyệt vời ở nhiệt độ cao; không bị thấm ướt bởi hầu hết kim loại và thủy tinh nóng chảy; tổn hao điện môi thấp ở tần số RF và vi ba.

Design Considerations

BN bị oxy hóa trong không khí trên khoảng 900–1000 °C, nên phục vụ nhiệt độ cao lâu dài cần môi trường khô hoặc trơ. Nó cũng xốp và hút ẩm — lưu kho nơi khô ráo và trám kín nếu lo ngại hấp thụ ẩm. Độ bền cơ học ở mức khiêm tốn so với gốm kết cấu.

Limitations & Trade-offs

Độ bền cơ học thấp (độ bền uốn thường < 100 MPa); cấu trúc xốp hút ẩm và dầu; oxy hóa trong không khí ở nhiệt độ cao; chi phí trên thể tích khá cao do gia công chuyên biệt.