《自然》杂志发表燕山大学多晶超硬材料合成技术成果

　　《自然》杂志发表燕山大学多晶超硬材料合成技术突破性成果

　　首次合成硬度超金刚石单晶的立方氮化硼

　　据燕山大学获悉，燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室田永君教授领导的研究小组与吉林大学超硬材料国家重点实验室马琰铭教授、美国芝加哥大学王雁宾教授和河北工业大学唐成春教授等科学家合作，在多晶超硬材料合成技术和超硬材料硬化机理研究方面取得突破性进展。利用高温高压技术成功合成出超高硬度的纳米孪晶结构立方氮化硼块材，该研究成果发表在2013年1月17日最新一期的《自然》(Nature)杂志上。这项研究成果标志着人类首次通过人工合成方式获得硬度超过金刚石单晶的材料，这也突破了人们对材料硬化机制的传统认识，找到了一种合成高性能超硬材料的全新途径。

　　据介绍，立方氮化硼是一种重要的超硬材料，在铁基材料加工行业中获得了广泛应用。遗憾的是，人工合成立方氮化硼单晶的硬度还不到金刚石单晶的一半。根据着名的霍尔-佩奇(Hall-Petch)关系，多晶材料硬度随晶粒尺寸减小而增大。因此，合成纳米结构立方氮化硼已成为提高硬度的有效手段。利用类石墨结构氮化硼前驱物在高温高压下的马氏体相变，科学家们已合成出纳米晶立方氮化硼，所能达到的最小晶粒尺寸为14纳米。田永君及其合作者采用一种具有特殊结构的洋葱氮化硼为前驱物成功地合成出透明的纳米孪晶结构立方氮化硼，孪晶的平均厚度仅为3.8纳米，其硬度达到甚至超过人工合成的金刚石单晶，断裂韧性高于商用硬质合金，抗氧化温度高于立方氮化硼单晶本身。这些优异的综合性能表明纳米孪晶结构立方氮化硼是一种工业界期盼已久的刀具材料。这一研究成果向人们展现了合成高性能超硬材料的新途径——— 获得超细纳米孪晶结构。

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