王光祖， 張相法， 位 星

(1.鄭州磨料磨具磨削研究所， 河南 鄭州 450001； 2.鄭州中南杰特超硬材料有限公司， 河南 鄭州 450001)

1957年美國(guó)GE公司W(wǎng)entorf采用超高壓技術(shù)合成立方氮化硼(CBN)[1]，20世紀(jì)60年代到70年代初，蘇聯(lián)、德國(guó)、日本和英國(guó)也相繼成功合成CBN。鄭州磨料磨具磨削研究所于1966年在國(guó)內(nèi)率先合成中國(guó)第一顆CBN，從而拉開(kāi)了我國(guó)CBN研究與工業(yè)化生產(chǎn)的序幕。

CBN除硬度僅次于金剛石外，重要的是它具有與金剛石不同的電、光、聲、熱與化學(xué)特性，這些特性為其開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。而與磨料級(jí)CBN不同，納米CBN、纖鋅礦氮化硼(WBN)和CBN膜除具有共同的特性外，它們均具有不同的特性，為這些氮化硼新型材料開(kāi)辟更新、更廣的應(yīng)用領(lǐng)域提供了可能。CBN材料制備及其應(yīng)用技術(shù)的研究工作是大有可為的。

到目前為止，靜態(tài)觸媒法高溫高壓合成是工業(yè)生產(chǎn)CBN的主要方法，也是我國(guó)CBN產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，從20世紀(jì)90年代末開(kāi)始CBN單晶得到快速發(fā)展，經(jīng)過(guò)20多年發(fā)展，從合成技術(shù)、產(chǎn)品品種、生產(chǎn)能力、產(chǎn)量及市場(chǎng)占有率等方面綜合評(píng)價(jià)，我國(guó)已成為CBN生產(chǎn)大國(guó)，也是CBN生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)。

1 CBN的誕生與發(fā)展脈絡(luò)

根據(jù)鄭州磨料磨具磨削研究所(行業(yè)內(nèi)多簡(jiǎn)稱為：鄭州三磨所)1978年3月的內(nèi)部資料，1978年第1期《人造金剛石》第4頁(yè)記載，中國(guó)第一顆CBN是1966年11月10日由鄭州磨料磨具磨削研究所第六研究室，依靠自身的技術(shù)力量試驗(yàn)成功的。

1963年，我國(guó)第一顆人造金剛石研制初試成功以后，進(jìn)入了中試，為了趕超世界先進(jìn)水平，填補(bǔ)我國(guó)的空白，在人造金剛石中試的同時(shí)，也開(kāi)始了CBN的試制工作。鄭州磨料磨具磨削研究所王光祖與盧飛雄一起以硼酸為初始原料，用硅碳棒管式爐通N2開(kāi)展了試制六方氮化硼的工作，成功獲得了純度很高的白色六方氮化硼，預(yù)示著CBN的研發(fā)工作已經(jīng)啟動(dòng)。

1966年的整個(gè)試驗(yàn)工作是在300 t兩面頂壓機(jī)上進(jìn)行的。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，第一顆CBN合成獲得成功。為了擴(kuò)大合成新型材料的成果，根據(jù)國(guó)家科委人工晶體七年科研規(guī)劃及磨料磨具行業(yè)有關(guān)規(guī)劃中研制CBN的安排，在1966年4月至1968年6月間，對(duì)CBN生成條件及其性能提升的工藝進(jìn)行了更深入的研究。

我國(guó)自1966年CBN試制成功以后的20多年中，雖然取得了一定的成績(jī)，但總體來(lái)講其發(fā)展情況是很不理想的，產(chǎn)品品種少、品級(jí)不高、合成技術(shù)進(jìn)展緩慢。這段時(shí)間，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)CBN的單位有：第六砂輪廠、哈爾濱砂輪廠、天津宏坁232廠、遼寧金剛石廠、北京燕郊金剛石工業(yè)公司、鄭州磨料磨具磨削研究所等。

而今天，以國(guó)內(nèi)CBN行業(yè)龍頭企業(yè)的3家代表公司的基本產(chǎn)品系列為例(見(jiàn)表1)，基本產(chǎn)品品種已多于國(guó)外公司的同類產(chǎn)品種類，如果加上派生或定制產(chǎn)品，則更多。取得這樣的成績(jī)是經(jīng)過(guò)了一個(gè)艱苦創(chuàng)業(yè)過(guò)程的。

表1 幾個(gè)生產(chǎn)廠家CBN基本產(chǎn)品系列

在我國(guó)，CBN試制發(fā)展初期不順利(進(jìn)展緩慢)的原因很多，主要是由于當(dāng)時(shí)技術(shù)穩(wěn)定性的限制，加上當(dāng)時(shí)我國(guó)基礎(chǔ)工業(yè)薄弱，機(jī)械工業(yè)落后，CBN的工業(yè)需求不如金剛石那么迫切，到1970年也僅在部分刀具的加工中得到了應(yīng)用。用于合成CBN的觸媒材料僅有單一的金屬鎂，合成技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展總體上非常緩慢，只能生產(chǎn)一種灰黑色、晶型差、形如煤渣的I型產(chǎn)品；合成腔體小，最大腔體直徑只有14 mm，產(chǎn)量低、合成穩(wěn)定性差。從1970年到1980年，這10年間全國(guó)CBN總產(chǎn)量?jī)H有60余萬(wàn)克拉，產(chǎn)量與應(yīng)用水平與國(guó)外差距明顯。

從20世紀(jì)80年代中期到90年代中期，CBN產(chǎn)業(yè)發(fā)展則進(jìn)入了活躍期。

進(jìn)入20世紀(jì)80年代，汽車(chē)、航天航空、機(jī)械電子和微電子工業(yè)的發(fā)展，為我國(guó)CBN的發(fā)展注入了新的活力。對(duì)外技術(shù)交流開(kāi)始活躍，與日本、美國(guó)、蘇聯(lián)等國(guó)的技術(shù)交流比較頻繁。

1983年，日本國(guó)立無(wú)機(jī)材質(zhì)研究所的福長(zhǎng)修來(lái)到鄭州磨料磨具磨削研究所訪問(wèn)，進(jìn)行了CBN合成技術(shù)的講座及交流，對(duì)新型化合物的觸媒、如何合成好的CBN晶體等內(nèi)容做了專題講解。

1987年，同為日本國(guó)立無(wú)機(jī)材質(zhì)研究所的遠(yuǎn)騰忠來(lái)到鄭州磨料磨具磨削研究所做了CBN技術(shù)報(bào)告，指出合成高品級(jí)的CBN必須用高純度的復(fù)合觸媒，如Mg3B2N4、Ca3B2N4、Sr3B2N4、Ba3B2N4等，并指導(dǎo)在鉸鏈?zhǔn)绞搅骓攭簷C(jī)上進(jìn)行了合成試驗(yàn)，對(duì)我國(guó)的研究啟發(fā)很大。

鄭州磨料磨具磨削研究所、吉林大學(xué)和中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所等幾個(gè)國(guó)內(nèi)超硬材料骨干研究單位開(kāi)始重視和加大對(duì)CBN合成技術(shù)研究的投入。通過(guò)對(duì)原材料、觸媒及合成技術(shù)等的開(kāi)發(fā)研究，新的觸媒技術(shù)研究陸續(xù)取得新進(jìn)展，產(chǎn)生了一系列科研成果，合成出各種色澤的高品級(jí)CBN，并逐漸由實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)研究轉(zhuǎn)向小批量中試。

2 優(yōu)秀的CBN創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)

2.1 優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)

在CBN產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，鍛造出了一批強(qiáng)有力的團(tuán)隊(duì)，他們分別是：

(1) 鄭州磨料磨具磨削研究所王光祖教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)。王光祖教授指導(dǎo)研究生張相法開(kāi)展了六方氮化硼性能對(duì)CBN合成影響的系統(tǒng)性研究，研制出了新型氮硼化物觸媒，合成了琥珀色、黑色等CBN品種。1991年和1993年王光祖、張相法等在第六屆和第七屆全國(guó)高壓學(xué)術(shù)研討會(huì)上發(fā)布了多項(xiàng)成果[2-4]，包括：“六方氮化硼結(jié)晶度對(duì)CBN合成的影響”“Mg/BN系中B2O3對(duì)CBN晶體生長(zhǎng)的影響”“國(guó)內(nèi)外幾種典型六方氮化硼的性能特點(diǎn)”“高壓高溫下水白色CBN晶體的合成”“高壓高溫下hBN的再結(jié)晶”等。還有徐國(guó)泰高級(jí)工程師、劉祥慧工程師的生產(chǎn)及科研團(tuán)隊(duì)，開(kāi)展了鎂基多元合金觸媒的研究，1989年12月“優(yōu)質(zhì)CBN合成系統(tǒng)工藝”項(xiàng)目通過(guò)機(jī)械部科技成果鑒定，黑色I(xiàn)I型CBN投入生產(chǎn)。

(2) 吉林大學(xué)張鐵臣教授、馬文駿講師等的研究團(tuán)隊(duì)。相關(guān)研究成果[5-9]分別在1991年和1993年第六屆和第七屆全國(guó)高壓學(xué)術(shù)研討會(huì)上集中發(fā)布，包括：“不同顏色CBN的合成及耐熱性的研究”“大顆粒CBN單晶的合成”“六角氮化硼的氧化特性對(duì)CBN合成的影響”“立方氮化硼合成中的金屬膜”“Me/B/N(Me=Mg，Ca)體系中CBN的生長(zhǎng)機(jī)制”“MgO對(duì)使用Mg系觸媒合成CBN的影響”“Mg/B/N系中毫米級(jí)單晶的合成”“高壓合成CBN的顏色”“提高CBN產(chǎn)量的一種新的組裝方式”等。

(3) 中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所閏學(xué)偉研究員、崔碩景研究員等的研究團(tuán)隊(duì)。1988年發(fā)表了“高壓高溫下六方氮化硼/CBN轉(zhuǎn)化行為的研究”“CBN的振動(dòng)光譜與反射光譜的研究”“CBN高壓合成腔體中壓力和溫度的分布、動(dòng)態(tài)過(guò)程及其對(duì)產(chǎn)物影響的研究”和“乳白色CBN的高壓合成”等成果[10-12]。

上述3個(gè)研究團(tuán)隊(duì)無(wú)論從理論、實(shí)踐，還是理論與實(shí)踐結(jié)合等方面，所做的研發(fā)工作是卓有成效的，為CBN規(guī)?；a(chǎn)奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

2.2 領(lǐng)軍人物

20世紀(jì)90年代初，王光祖和時(shí)任鄭州二七超硬材料廠的總經(jīng)理吳志英連續(xù)召集組織了鄭州、重慶三峽及九江等三次全國(guó)CBN合成及應(yīng)用研討會(huì)，會(huì)上展示了琥珀色CBN樣品，會(huì)議紀(jì)要稱，“吉林大學(xué)、長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所、鄭州磨料磨具磨削研究所首次合成出了琥珀色CBN單晶，結(jié)束了CBN產(chǎn)品單一、長(zhǎng)期徘徊不前的狀態(tài)，使CBN的研究和生產(chǎn)上了一個(gè)新臺(tái)階”。

1991-1993年，為了幫助讀者對(duì)國(guó)外CBN及其多晶的研究?jī)?nèi)容、水平及發(fā)展動(dòng)態(tài)有較全面系統(tǒng)的了解，應(yīng)《磨料磨具與磨削》雜志主編衛(wèi)鳳午的邀請(qǐng)，王光祖撰寫(xiě)了《國(guó)外CBN研制技術(shù)》系列學(xué)術(shù)論文連載12期，分別是：“CBN在工業(yè)中的應(yīng)用”“CBN產(chǎn)品及其特性”“CBN的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)”“CBN及其在高壓高溫下的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化”“B/N/Mg體系中CBN的合成”“在不同觸媒+hBN體系中CBN的合成”“MgB2/BN體系中CBN結(jié)晶過(guò)程及其生長(zhǎng)機(jī)制的研究”“影響CBN晶體生長(zhǎng)及其特性的若干因素”“CBN大單晶的培育”“影響CBN聚晶物理機(jī)械特性的若干因素”“CBN聚晶的制造”“高溫高壓下纖鋅型氮化硼(WBN)的合成及其結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變”等[13-22]共約6萬(wàn)字。

由張鐵臣、鄒廣田編著的《CBN合成》[23]和由王光祖、李剛、張相法編著的《CBN合成與應(yīng)用》[24]的出版，對(duì)促進(jìn)我國(guó)CBN的科研、生產(chǎn)的技術(shù)進(jìn)步起到了明顯的推動(dòng)作用。

1999年中南鉆石求賢若渴，與當(dāng)時(shí)在行業(yè)嶄露頭角的張奎、張相法和梁浩等走到一起，創(chuàng)立了專業(yè)研究生產(chǎn)CBN的企業(yè)——鄭州中南杰特超硬材料有限公司(簡(jiǎn)稱：中南杰特)，當(dāng)時(shí)這16名平均年齡不足30歲的年輕人，滿懷著干一番事業(yè)的決心，在一個(gè)不足5畝的小院內(nèi)，開(kāi)始了艱辛的創(chuàng)業(yè)歷程。

2004年至2010年，中南鉆石和中南杰特幾乎同步進(jìn)入快速度發(fā)展期，產(chǎn)量連年翻番，市場(chǎng)占有率逐年擴(kuò)大。2005年，中南杰特的CBN產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)銷售收入超過(guò)1 000萬(wàn)元，2009年中南杰特新廠建成投產(chǎn)，達(dá)到2億克拉CBN生產(chǎn)能力。2010年CBN大單晶研究團(tuán)隊(duì)入選鄭州市科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，盧燦華、張奎和張相法3人當(dāng)選為鄭州市創(chuàng)新骨干。到2011年實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，年銷售收入超過(guò)1億元。經(jīng)過(guò)10余年的發(fā)展，中南鉆石已成為中國(guó)乃至世界金剛石行業(yè)的龍頭企業(yè)，中南杰特也在國(guó)內(nèi)CBN行業(yè)傲立潮頭。

創(chuàng)新能力是決定企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力持續(xù)提升的核心要素，創(chuàng)新還是企業(yè)興旺發(fā)達(dá)的生命源泉和不竭動(dòng)力。由張奎、張相法帶領(lǐng)富有朝氣的年輕科技創(chuàng)新隊(duì)伍，突破超硬材料制造關(guān)鍵技術(shù)難關(guān)、提高競(jìng)爭(zhēng)力，瞄準(zhǔn)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)，開(kāi)發(fā)CBN新產(chǎn)品，不斷完善CBN產(chǎn)品的品種體系。目前，中南杰特已成為全面掌握CBN核心技術(shù)的企業(yè)，依托中南杰特建立了省部級(jí)超硬材料研發(fā)中心。中南杰特大批量供應(yīng)市場(chǎng)的CBN品種有：黑色CBN110、黑色CBN115、亮黑色CBNM-B、琥珀色M-A系列CBN微粉。其部分CBN產(chǎn)品見(jiàn)圖1。

(a) 黑色脆性 (b) 黑色中等強(qiáng)度 (c) 黑色高強(qiáng)

(d) 琥珀色 (e) 金色高強(qiáng) (f) 棕 色圖1 中南杰特公司的部分CBN產(chǎn)品照片F(xiàn)ig. 1 The photos of some CBN products of Zhengzhou Zhongnan Jete Superabrasives Co.，Ltd.

這里對(duì)在CBN行業(yè)中表現(xiàn)比較突出的張奎、張相法和馬文駿略作介紹。

張奎，中南杰特原總經(jīng)理，教授級(jí)高級(jí)工程師，承擔(dān)的科研項(xiàng)目“UDS-I高壓裝備以及工藝”榮獲河南省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；“粉體觸媒法高品級(jí)人造金剛石工藝的研究”項(xiàng)目榮獲河南省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)；“立方氮化硼系列優(yōu)質(zhì)超硬材料制備和應(yīng)用技木”項(xiàng)目榮獲河南省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。他不但從生產(chǎn)實(shí)踐中，而且從理論上為推動(dòng)我國(guó)超硬材料行業(yè)的發(fā)展做出了顯著的貢獻(xiàn)，曾榮獲鄭州市五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)?、河南省青年科技?jiǎng)。

張相法，中南杰特總工程師，教授級(jí)高級(jí)工程師，中國(guó)兵器集團(tuán)科技帶頭人，中國(guó)超硬材料協(xié)會(huì)專家委員會(huì)委員，中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)超硬材料制品專業(yè)委員會(huì)委員。從事超硬材料行業(yè)三十多年，參與多項(xiàng)重點(diǎn)科研項(xiàng)目研究，并獲得多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了中南杰特主導(dǎo)CBN產(chǎn)品十多個(gè)品種，棕色高韌性CBN晶體研制成功使我國(guó)CBN行業(yè)技術(shù)提升到了一個(gè)新的水平，其成套技術(shù)經(jīng)專家鑒定達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。1995年與本文第一作者合作出版專著《CBN及其應(yīng)用》，先后在核心期刊和全國(guó)性學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表論文40余篇，取得國(guó)家發(fā)明專利和實(shí)用新型專利授權(quán)80多件。

馬文駿，原吉林大學(xué)CBN項(xiàng)目主要參與人員，多年來(lái)一直從事CBN觸媒及CBN單晶的工業(yè)合成研發(fā)，曾為多家CBN生產(chǎn)企業(yè)提供觸媒及技術(shù)支撐。

3 CBN產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展情況

1991年9月出版的《磨料磨具與磨削》雜志報(bào)道，鄭州磨料磨具磨削研究所對(duì)CBN進(jìn)行了多年的研究，解決了一系列技術(shù)難題，取得了突破性進(jìn)展，研制的CBN質(zhì)量達(dá)到20世紀(jì)80年代國(guó)際水平。

20世紀(jì)90年代末，大合成腔體降低了生產(chǎn)成本，加上六方氮化硼原料價(jià)格降低，CBN價(jià)格下降。張相法、張奎等研發(fā)了直徑25 mm腔體高韌性CBN的合成技術(shù)，并在河南黃河集團(tuán)公司投入生產(chǎn)，單產(chǎn)達(dá)到12克拉以上，產(chǎn)品以較好的性價(jià)比出口到日本等國(guó)際市場(chǎng)。

進(jìn)入21世紀(jì)，六面頂壓機(jī)的大型化及其控制技術(shù)的自動(dòng)化程度顯著提高，兩大基礎(chǔ)材料六方氮化硼和觸媒的深入研究取得了新突破，合成工藝逐漸完善，CBN生產(chǎn)集群發(fā)展等，加上汽車(chē)工業(yè)、航天航空工業(yè)的高速發(fā)展對(duì)CBN及其磨具、刀具的市場(chǎng)需求驅(qū)動(dòng)，為進(jìn)入21世紀(jì)CBN的大發(fā)展起到了鳴鑼開(kāi)道、推波助瀾的作用。

河南富耐克超硬材料股份有限公司的前身是始建于1988年的河南武陟縣超硬材料廠，由鄭州磨料磨具磨削研究所技術(shù)轉(zhuǎn)讓后開(kāi)始生產(chǎn)CBN，1995年遷往鄭州高新區(qū)，是我國(guó)新一輪CBN發(fā)展大潮中涌現(xiàn)較早的CBN專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)。該公司憑借其出色的經(jīng)營(yíng)能力、較高的產(chǎn)品性價(jià)比開(kāi)始打入國(guó)際市場(chǎng)，21世紀(jì)初的幾年其產(chǎn)品曾經(jīng)一度供不應(yīng)求，尋找代加工以擴(kuò)充產(chǎn)能，現(xiàn)在年產(chǎn)量已超過(guò)1億克拉。該企業(yè)核心研究成員吳建中任公司CBN磨料總工程師，為富耐克的CBN發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。該公司在許多方面取得了成果，包括：① 致力于CBN產(chǎn)品研發(fā)，為我國(guó)CBN產(chǎn)品成為世界強(qiáng)國(guó)貢獻(xiàn)了力量。呈現(xiàn)了產(chǎn)量大、品種多的局面，國(guó)外有的品種我國(guó)有，國(guó)外沒(méi)有的我國(guó)也有。②跟蹤掌握國(guó)外CBN產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)，研發(fā)新產(chǎn)品。③建立了國(guó)內(nèi)CBN產(chǎn)品品種分類及CBN產(chǎn)品應(yīng)用指導(dǎo)規(guī)范。④開(kāi)展技術(shù)服務(wù)型銷售，為應(yīng)用企業(yè)提供應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)。⑤主持制定CBN產(chǎn)品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。⑥在全行業(yè)范圍內(nèi)對(duì)CBN磨具各企業(yè)進(jìn)行了如何正確使用CBN磨料的培訓(xùn)。富耐克部分CBN產(chǎn)品見(jiàn)圖2。

此外，河南飛孟、鄭州沈發(fā)、開(kāi)封貝斯科、信陽(yáng)德隆等公司也以各自不同的方式取得了新的進(jìn)展，在河南形成了集群式發(fā)展。

(a) CBN810 (b) CBN850 (c) CBN980

(d) CBN950 (e) CBN901 (f) CBN990圖2 富耐克公司的部分CBN產(chǎn)品照片(富耐克公司提供) Fig. 2 The photos of some CBN products of Funik superhard materials Co.，Ltd.

從生產(chǎn)規(guī)?？矗珻BN單晶年產(chǎn)量國(guó)內(nèi)穩(wěn)定在6億克拉以上；CBN微粉產(chǎn)量隨著精密、超精密加工及聚晶立方氮化硼(PCBN)的發(fā)展穩(wěn)步提高，年產(chǎn)1億克拉以上；CBN鍍覆產(chǎn)品作為派生品種，在CBN表面鍍鎳、或鍍鈦，發(fā)展也很快，年產(chǎn)量近1億克拉。

在此要著重強(qiáng)調(diào)的是，超硬材料業(yè)中國(guó)黃埔軍?！嵵菽チ夏ゾ吣ハ餮芯克?見(jiàn)圖3)，不僅開(kāi)創(chuàng)了中國(guó)CBN研發(fā)的新紀(jì)元，而且在我國(guó)CBN產(chǎn)業(yè)化的建立與發(fā)展中起到了孵化器和播種機(jī)的作用，功不可沒(méi)，將永載超硬材料發(fā)展史冊(cè)。

(a) 大 門(mén) (b) 門(mén) 牌圖3 位于鄭州市華山路121號(hào)的鄭州磨料磨具磨削研究所門(mén)牌(編輯張旺璽手機(jī)拍攝于2020年6月18日)Fig. 3 The door number plate of Zhengzhou Research Institute for Abrasives and Grinding, located at No. 121, Huashan Road, Zhengzhou, Henan, China

4 展望與建議

4.1 發(fā)展前景良好

《全球行業(yè)分析》發(fā)表的全球戰(zhàn)略業(yè)務(wù)報(bào)告指出，CBN已成為大部分磨削加工的首選磨料，因?yàn)樗兄讷@得精確的幾何形狀和尺寸、更好的表面光潔度和表面完整性，縮短加工時(shí)間。為了充分利用CBN的磨削優(yōu)勢(shì)，獲得更好零件表面光潔度、表面完整性和更長(zhǎng)的使用壽命，越來(lái)越多的汽車(chē)制造商已選用CBN砂輪來(lái)替代傳統(tǒng)磨料砂輪。

隨著CBN大單晶的研究開(kāi)發(fā)，CBN單晶形狀不規(guī)則、尺寸小等問(wèn)題嚴(yán)重限制CBN晶體基礎(chǔ)性質(zhì)研究和應(yīng)用的狀況得以改變。一方面，大尺寸優(yōu)質(zhì)CBN單晶可制備性能優(yōu)異的單晶刀具。另一方面，在功能材料研究方面，大尺寸CBN單晶是研究其熱、電、光等基本性質(zhì)所必需的材料，也是制備熱沉、高溫半導(dǎo)體器件和特殊光器件所必需的材料。

大顆粒CBN單晶的進(jìn)展同近幾年開(kāi)展得如火如荼的金剛石研究及生產(chǎn)不同，CBN大單晶的研究表現(xiàn)則是波瀾不興。

張鐵臣認(rèn)為，CBN大單晶在光電器件方面的研究有著重要的意義。郭增印等指出，制備大尺寸、高質(zhì)量的CBN單晶存在的問(wèn)題，比如通過(guò)原料提純和觸媒的選擇及純度的控制、反應(yīng)腔體溫度的精確控制、縮短反應(yīng)時(shí)間等將有望得以解決。

鄭州中南杰特超硬材料有限公司以承擔(dān)鄭州創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目為契機(jī)開(kāi)展了CBN大單晶的研究，內(nèi)容包括：CBN生長(zhǎng)原料及提純技術(shù)研究；新型復(fù)合型觸媒制備技術(shù)研究；設(shè)計(jì)大顆粒CBN晶體成核與生長(zhǎng)的高壓腔體結(jié)構(gòu)，改進(jìn)大顆粒CBN晶體生長(zhǎng)的超高壓高溫檢測(cè)與控制系統(tǒng)，進(jìn)行了CBN成核與生長(zhǎng)以及CBN合成工藝技術(shù)研究。已取得完整CBN晶體單粒直徑達(dá)1 mm以上，提供透度較好的CBN210型單晶給吉林大學(xué)陸續(xù)進(jìn)行了真空紫外光電探測(cè)器、非線性光學(xué)材料、紫外發(fā)光器件等方面的研究，取得了比較理想的結(jié)果。

4.2 加強(qiáng)研發(fā) 拓展品種

(1) 以往合成CBN晶體的方法是建立在相變的基礎(chǔ)上的，也就是在高壓高溫下使六方氮化硼相變?yōu)镃BN晶體。相關(guān)研究表明，可以完全脫離原有的轉(zhuǎn)變模式，用含硼和氮的化合物或用硼單質(zhì)和氮化合物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)制備CBN晶體。

2012年燕山大學(xué)的田永君利用高壓高溫技術(shù)成功地合成出超高硬的納米孿晶結(jié)構(gòu)CBN塊材。他們采用一種具有特殊結(jié)構(gòu)的洋蔥氮化硼為前驅(qū)物，成功地合成出透明的納米孿晶結(jié)構(gòu)CBN，孿晶的平均厚度僅為3.8 nm，其硬度達(dá)到甚至超過(guò)人工合成的金剛石單晶，而斷裂韌性高于商用硬質(zhì)合金，抗氧化性高于常規(guī)CBN。這些優(yōu)異的綜合性能表明，納米孿晶結(jié)構(gòu)CBN是一種工業(yè)界期盼已久的超級(jí)刀具材料。

(2) 我國(guó)超高壓技術(shù)包括一級(jí)壓腔和二級(jí)壓腔技術(shù)的進(jìn)步，在工業(yè)生產(chǎn)條件下使六方氮化硼直接向CBN轉(zhuǎn)化成為可能，可以很方便地得到納米結(jié)構(gòu)及微米結(jié)構(gòu)的聚晶立方氮化硼，用于聚晶立方氮化硼刀具和微晶磨料產(chǎn)品。

(3) CBN薄膜是CBN合成領(lǐng)域的重要發(fā)展，并成為新的研究熱點(diǎn)，為CBN開(kāi)辟了一個(gè)全新的應(yīng)用領(lǐng)域。

(4) 爆炸法是使六方氮化硼在沖擊波的高溫作用下相變產(chǎn)生WBN和CBN的方法。這個(gè)方法產(chǎn)生的壓力很高，但設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低，所得到CBN產(chǎn)品粒度為亞微米和納米量級(jí)。用爆炸法制得的CBN既有較高的硬度，又有較好的韌性，是用來(lái)制造CBN研磨膏和拋光液的理想之材。

(5) 與傳統(tǒng)制備CBN的方法相比，水熱法合成CBN則具有成本低、反應(yīng)過(guò)程易于監(jiān)控、污染少和反應(yīng)體系均勻性好等優(yōu)點(diǎn)，特別是對(duì)大單晶晶體生長(zhǎng)十分有利。水熱法制備CBN微晶成功，為CBN的制備開(kāi)辟了一種新的技術(shù)路線。

中國(guó)的CBN行業(yè)仍然在繼續(xù)前行，本著“安全、高效、高標(biāo)、節(jié)能、生態(tài)”的發(fā)展理念，響應(yīng)國(guó)家“十四五”規(guī)劃建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)、高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略的號(hào)召，充分發(fā)揮集群發(fā)展的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、人才優(yōu)勢(shì)、品牌優(yōu)勢(shì)，按照綠色、智能的全新理念，構(gòu)建數(shù)字化、信息化、智能化的“生態(tài)型”工廠的工作正在推進(jìn)。

百舸爭(zhēng)流千帆競(jìng)，借海揚(yáng)帆奮者先。中國(guó)的CBN產(chǎn)業(yè)從誕生到發(fā)展壯大經(jīng)歷了五十五載。從創(chuàng)業(yè)初期的品種單一、應(yīng)用市場(chǎng)不暢，到市場(chǎng)繁榮、品種超過(guò)國(guó)外知名品牌；從生產(chǎn)廠家小而散，到行業(yè)發(fā)展壯大形成集群龍頭企業(yè)；從跟隨國(guó)際產(chǎn)品性能，到出現(xiàn)領(lǐng)軍人物和優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)，引領(lǐng)行業(yè)潮流。從跟隨者到領(lǐng)跑者，在CBN單晶、聚晶生產(chǎn)中成為全球的產(chǎn)量大國(guó)、制造強(qiáng)國(guó)和研發(fā)引領(lǐng)者，鑄就了中國(guó)CBN行業(yè)的輝煌。在發(fā)展綠色制造的新業(yè)態(tài)引領(lǐng)下，CBN材料已經(jīng)從磨切加工等工程應(yīng)用轉(zhuǎn)向更廣闊的聲光電基礎(chǔ)材料領(lǐng)域的功能性應(yīng)用開(kāi)發(fā)， CBN晶體的美麗散射光環(huán)還向我們預(yù)示著更加神秘的王國(guó)，等待我們?nèi)ヌ剿?，祝愿中?guó)CBN產(chǎn)業(yè)的明天更加輝煌。