1. Hauptphase: Wurtzit-Bornitrid (w-BN)

Peakpositionen: Die intensivsten Peaks der experimentellen Kurve (rote Linie) stimmen perfekt mit den grünen Referenzmarkierungen der Standardreferenzkarte 49-1327 für w-BN des ICDD/JCPDS (International Centre for Diffraction Data) überein.

Wichtige Reflexe:

1. Das dominante Dublett (zwei eng beieinander liegende Peaks) im Bereich 2θ ≈ 41°–43° entspricht den primären kristallographischen Ebenen des Wurtzit-Gitters.
2. Deutliche, gut definierte Peaks sind auch bei 2θ ≈ 46,5°, 60,5° und 74,5° sichtbar.

Strukturelle Merkmale: Die w-BN-Peaks weisen eine deutliche Verbreiterung auf. Dies deutet auf extreme Synthesebedingungen (wie Stoßwellen- oder dynamische Kompression) hin, die typischerweise eine hohe Dichte an Stapelfehlern und kleine Kristallitgrößen (Nanokristallinität) hervorrufen. Diese stoßwelleninduzierte Mikrostruktur wirkt als natürliche Barriere gegen Rissausbreitung. Sie verleiht die extreme Bruchzähigkeit, die für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von gehärteten Stählen und Superlegierungen erforderlich ist.
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Abbildung 1: XRD-Phasenidentifizierung und Reinheitsanalyse von superhartem Wurtzit-Bornitrid (w-BN).

2. Verunreinigungsphase: Borcarbid (B10C)

Peakpositionen: Dargestellt durch die schwarzen Referenzmarkierungen (44-1206).

Profilanalyse: Theoretische Reflexe für B10C sollten im Bereich kleinerer Winkel bei 2θ ≈ 23,5°, 35° und 37,8° auftreten. Die experimentelle Signalintensität an diesen Positionen liegt jedoch praktisch auf dem Niveau des Hintergrundrauschens.

Schlussfolgerung: Die Konzentration der B10C-Phase in dieser Probe ist extrem niedrig (an der Nachweisgrenze der konventionellen Röntgenbeugung, wahrscheinlich unter 1–2 Gew.-%), oder sie liegt in einem hochdispersen, amorphen Zustand vor.

3. Verunreinigungsphase: Hexagonales Bornitrid (h-BN)

Peakpositionen: Dargestellt durch die blauen Referenzmarken (34-0421).

Profilanalyse: Der Hauptpeak für die hexagonale Phase (002) wird bei 2θ ≈ 26,7° (blaue Linie) erwartet. Die experimentelle Kurve zeigt in diesem Bereich nur eine sehr schwache, breite Erhöhung über dem Untergrund.

Schlussfolgerung: Die Phasenumwandlung von der ursprünglichen graphitähnlichen Phase (h-BN) zur superharten Wurtzit-Modifikation (w-BN) ist nahezu vollständig. Der Restgehalt an h-BN ist vernachlässigbar.

Zusammenfassung

Das experimentelle Röntgenbeugungsprofil (rote Kurve) bestätigt eine dominante w-BN-Kristallmatrix, die der ICDD-Referenzkarte 49-1327 entspricht und durch eine deutliche Peakverbreiterung und hochintensive Reflexe gekennzeichnet ist. Vertikale Referenzmarken zeigen eine nahezu vollständige Umwandlung des graphitischen hexagonalen Bornitrid-Vorläufers (h-BN, 34-0421) und eine außergewöhnliche chemische Reinheit mit vernachlässigbaren Spuren von Borcarbid-Verunreinigungen (B10C, 44-1206) an, die auf dem Hintergrundrauschen liegen.

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Mit freundlicher Genehmigung von:

https://sciences.ucf.edu/physics/blair-research/
Richard Blair, Ph.D., FNAI
Forschungsprofessor
University of Central Florida
Florida Space Institute
Partnerschaftsgebäude Nr. 8111
12354 Research Parkway, Suite 214
Orlando, FL 32826-0650

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