Mechanical properties of superhard boron subnitride B₁₃N₂

Abstract

Microstructure and mechanical properties of bulk polycrystalline rhombohedral boron subnitride B₁₃N₂ synthesized by crystallization from the B–BN melt at 7 GPa have been systematically studied by micro- and nanoindentation, atomic force microscopy and scanning electron microscopy. The obtained data on hardness, elastic properties and fracture toughness clearly indicate that B₁₃N₂ belongs to a family of superhard phases and can be considered as a promising superabrasive or binder for cubic boron nitride.Мікроструктура та механічні властивості об’ємного полікристалічного ромбоедричного субнітриду бору B₁₃N₂, синтезованого кристалізацією з розплаву B–BN при 7 ГПа, було систематично вивчено методом мікро- та наноіндентування, атомносилової мікроскопії та скануючої електронної мікроскопії. Отримані дані про твердість, еластичні властивості та в’язкість руйнування чітко вказують на те, що B₁₃N₂ належить до сімейства надтвердих фаз і може розглядатися як перспективний суперабразив або зв’язуючий матеріал для кубічного нітриду бору.Микроструктура и механические свойства объемного поликристаллического ромбоэдрического субнитрида бора B₁₃N₂, синтезированного кристаллизацией из расплава B–BN при 7 ГПа, были систематически изучены методом микро- и наноиндентирования, атомно-силовой микроскопии и сканирующей электронной микроскопии. Полученные данные о твердости, упругих свойствах и вязкости разрушения ясно показывают, что B₁₃N₂ принадлежит к семейству сверхтвердых фаз и может рассматриваться как перспективный суперабразив или связующее для кубического нитрида бора.