Qu'est-ce que le nitrure de bore hexagonal (h-BN) ?
Le nitrure de bore hexagonal (h-BN) est une structure cristalline composée d'atomes d'azote et de bore agencés en un réseau hexagonal. C'est la seule phase du nitrure de bore existant naturellement dans le système nucléaire.
Dans cet environnement, il se présente sous forme de poudre blanche douce, friable, lisse et absorbant l'humidité, et sa structure lamellaire est similaire à celle du graphène, ce qui lui vaut le surnom de graphite blanc.
Propriétés du nitrure de bore hexagonal :
1. Haute résistance à la chaleur : le nitrure de bore hexagonal (h-BN) ne se sublime qu’à des températures supérieures à 3 000 °C sous une atmosphère d’azote à 0,1 MPa. Sa résistance à 1 800 °C est deux fois supérieure à celle à température ambiante, ce qui témoigne d’une excellente résistance aux chocs thermiques. Il peut subir plusieurs cycles de refroidissement de 1 500 °C à température ambiante sans se fissurer.
2. Conductivité thermique élevée : La conductivité thermique des produits en nitrure de bore hexagonal est d'environ 34 W/m·K, similaire à celle de l'acier inoxydable, ce qui indique une conductivité thermique élevée.
3. Faible coefficient de dilatation thermique : Le coefficient de dilatation thermique du nitrure de bore hexagonal est de (2,0~6,5) *-10⁶/°C, juste après le verre de quartz. Associée à sa conductivité thermique élevée, elle présente une excellente résistance aux chocs thermiques.
4. Excellente isolation électrique : Le nitrure de bore hexagonal présente de bonnes propriétés d’isolation à haute température. La résistivité volumique maximale du nitrure de bore hexagonal de haute pureté peut atteindre 10^16 à 10^18 Ωm. Même à 1 000 °C, sa résistivité reste comprise entre 10^4 et 10^6 Ωm.
5. Bonne résistance à la corrosion : Le nitrure de bore hexagonal présente une excellente stabilité chimique et n’est pas mouillé par la plupart des métaux en fusion, des verres et des sels. Il possède une haute résistance aux acides, aux bases, aux métaux en fusion et au verre, et présente une bonne inertie chimique.
6. Faible coefficient de frottement : Le nitrure de bore hexagonal possède d’excellentes propriétés lubrifiantes avec un coefficient de frottement de 0,16. Ce coefficient reste stable même à haute température et sa résistance thermique est supérieure à celle du disulfure de molybdène et du graphite. Il peut être utilisé en atmosphère oxydante jusqu’à 900 °C et sous vide jusqu’à 2 000 °C.
7. Usinabilité : Le nitrure de bore hexagonal se travaille facilement par les techniques de coupe conventionnelles, avec une précision d’usinage pouvant atteindre 0,05 mm. Il est possible de fabriquer des pièces de formes complexes à partir d’ébauches en nitrure de bore hexagonal.
Applications des céramiques de nitrure de bore fabriquées à partir de nitrure de bore hexagonal :
1. Grâce à l'excellente stabilité chimique du nitrure de bore hexagonal, il peut être utilisé comme creuset, nacelle, tube de transfert de métal liquide, tuyère de fusée, base d'appareil de haute puissance, tuyau pour métal en fusion, composant de pompe et moule pour la coulée d'acier.
2. La résistance à la chaleur et à la corrosion du nitrure de bore hexagonal le rend adapté à la fabrication de composants à haute température, de revêtements pour chambres de combustion de fusées, de blindages thermiques pour engins spatiaux et de pièces résistantes à la corrosion pour générateurs de flux magnétique.
3. Les propriétés isolantes du nitrure de bore hexagonal trouvent de nombreuses applications dans l'isolation électrique haute tension et haute fréquence, les matériaux d'isolation pour les arcs plasma, les isolateurs pour divers appareils de chauffage, les gaines pour tubes chauffants et les composants d'isolation et de dissipation de chaleur haute température, haute fréquence et haute tension dans les fours à induction haute fréquence.
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