了得網少兒_妙手點石成金/我的科學地帶

材料領域的未來之星世界上什麼物質*硬？你一定會說：“當然是金剛石”。這樣的回答在以前也許是對的，不過，現在情況已經發生了變化，上海交通大學的計算物理學家通過計算發現：一種在自然界和實驗室中隻以少量微小顆粒形式存在的物質，其硬度是金剛石的1.5倍，這種物質名為纖鋅礦氮化硼，是氮化物的一種。
或許你對氧化物、氯化物、硫化物等很熟悉，但你了解氮化物嗎？沒準兒它們纔是材料領域的未來希望之星。
特殊的氮化物氮化物是氮與其他元素形成的二元化合物，包括金屬氮化物、非金屬氮化物和氨(習慣上將氨作為一種特殊物質，不列入氮化物中)。金屬氮化物指金屬元素與氮形成的化合物。其中多數不溶於水，熱穩定性高，可用作高溫*緣材料，像氮化鈦、氮化鉭、氮化釩等。少數遇水**水解生成金屬元素氫氧化物並放出氨，如氮化鎂、氮化鋁等。
很多金屬型氮化物和非金屬氮化物都具有高硬度、高熔點、高化學穩定性及耐磨、耐腐蝕等特點，在國民經濟中具有廣泛的用途。其中一些氮化物的硬度已接近甚至超過了金剛石，如立方氮化硼和纖鋅礦氮化硼。而金剛石因為其碳結構在高溫環境下具有不穩定性，很容易與氧產生化學反應，與鐵也很容易化合，所以無法廣泛應用於諸多工業領域，於是人們把目光投向了默默無聞的氮化物。
同氧化物不同，多數氮化物並不存在於自然界，而是人工合成的產物。例如氮化鋁(AlN)就是一種類似金剛石的氮化物，於1877年被**合成出來，可耐2200℃高溫，且強度隨溫度的升高下降較慢，導熱性好，熱膨脹繫數小，是良好的耐熱衝擊材料。氮化鋁抗熔融金屬侵蝕的能力**強，是熔鑄純鐵、鋁或鋁合金理想的坩埚材料。氮化鋁還是電的*緣體，介電性能良好，用作電器元件也很有希望。它具有較高的傳熱能力，被大量應用於微電子元件。此外，氮化鋁還被應用於光電工程，包括在光學儲存介面及電子基質作誘電層，在高的導熱性下作晶片載體，以及用作軍事用途等。
再比如氮化錳，作為氮和錳的合金添加劑，主要用於生產特殊合金鋼、高強度鋼、不鏽鋼、耐熱鋼等產品，尤其在輸送石油和天然氣的大口徑鋼管以及造船和汽車用高強度鋼等方面，展現了良好的市場前景。氮能提高鋼的強度和塑性，擴大奧氏體區(奧氏體是在大於727℃高溫下纔能穩定存在的結構組織，有著特殊的物理性質)，細化晶粒，改善加工性能。氮化金屬錳能代替部分鎳從而降低成本，其特點是主元素含量高，磷等危害性雜質含量低，加入熔體後氮的利用率高。
目前，很多金屬氮化物已形成繫列產品，包括氮化金屬錳、釩氮合金( 氮碳化釩，V(CN))、鈦及鉻的氮碳化物(Ti(CN)、Cr(CN))、氮化鈦、氮化鎵、氮化銦等。其中氮化銦具有的納米結構，是研制相關量子器件的基礎材料。
還有一些重要的非金屬氮化物，如氮化硼(BN)、五氮化三磷(P3N5)，四氮化三硅(Si3N4)等，他們的熱穩定性也比較高，各具特性。氮化硅，尤其是熱壓氮化硅，是世界上*堅硬的物質之一。它極耐高溫，強度一直可以維持到1200℃的高溫而不下降，受熱後不會熔成融體，一直到1900℃纔會分解，並有驚人的耐化學腐蝕性能，能耐幾乎所有的無機酸和30％以下的燒堿溶液，也能耐很多有機酸的腐蝕；同時又是一種高性能電*緣材料。前面提到的立方氮化硼是優良潤滑劑；六方氮化硼因其硬度大，可用來制作車刀、鑽頭等。氮化硅、氮化硼、氮化硅等還可用於生產高性能陶瓷。
雖然纖鋅礦氮化硼這種材料在實驗環境下還很難做出大塊的結構，但人們可將顆粒狀的耐高溫氮化物超硬材料塗在導彈、坦克、鑽地**甚至防彈衣上，將來老百姓甚至可以用上不用磨的菜刀。
讓材料*耐磨發動機是工農業生產中的主要動力機械之一，在船舶、汽車、飛機、工程建築機械等各方面都有廣泛的應用。
隨著工業的發展，人們對發動機的要求也越來越高，發動機的工作條件有時**惡劣，常會引起機件的損傷和失效，從而影響發動機的可靠運行。
為提高發動機的抗疲勞強度，人們想了各種辦法，氮化技術就是其中很有效的方法之一。
氮化技術又被稱為擴散滲氮，是向鋼的表面層滲入氮原子的過程，分為氣體氮化技術、液體氮化技術、離子氮化技術等。
表面氮化是工業中一種廣泛應用的材料表面處理技術，在氮化過程中材料或部件的表面可以形成一層硬質氮化物以提高表面的耐磨性、耐蝕性等。對鋼鐵表面進行氮化處理時往往需要在高溫下(高於500℃)進行，處理時間較長(長達數十小時)，不僅耗能，*重要的是許多材料和工件在如此高溫下長時問退火後會喪失其基體性能或出現變形，因此表面氮化技術的應用受到很大限制。
為此，大幅度降低氮化溫度是長期以來表面氮化技術應用中必須解決的重要技術“瓶頸”。
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