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碳化硼的特性

作者:admin    发布时间:2020-09-30 06:35:09     浏览次数 :232


B4C具有高熔点、高硬度、低密度等优良性能,并具有良好的中子吸收能力和抗化学侵蚀能力,因而广泛应用于耐火材料、工程陶瓷、核工业、宇航等领域。化学计量分子式为   B4C,碳化硼存在许多同分异构体,含碳量从8%-20%,最稳定的碳化硼结构是具有斜方六面体结构的B13C2、B13C3、B4C和其它接近于B13C3的相。碳化硼斜方六面体结构中包括12个二十面的原子团簇,这些原子团簇通过共价键相互连接,并在斜方六面体的对角线上有一个三原子链。多硼的十二面体结构位于斜方六面体的顶点。硼原子和碳原子可以在二十面体和原子链上互相替代 ,这也是碳化硼具有如此多的同分异构体的主要原因。正因为碳化硼的特殊结构,使之有很多优 良的物理、机械性能。  
     碳化硼最重要的性能在于其超常的硬度(莫氏硬度为9.3,显微硬度为55GPa-67GPa),是最理想的高温耐磨材料;碳化硼密度很小,是陶瓷材料中最轻的,可用于航天航空领域;碳化硼的中子吸收能力很强,相对于纯元素B和Cd来说,造价低、耐腐蚀性好、热稳定性好,广泛用于核工业,碳化硼中子吸收能力还可以通过添加B元素而进一步改善;碳化硼的化学性能优良,在常温下不与酸、碱和大多数无机化合物反应,仅在氢氟酸一硫酸、氢氟酸一硝酸混合物中有缓慢的腐蚀,是化学性质最稳定的化合物之一;碳化硼还具有高熔点、高弹性模量、低膨胀系数和良好的氧气吸收能力等优点。  
      不可否认,相对于其它陶瓷材料而言,碳化硼的强度和韧性略显偏低,尤其是断裂韧性低,影响了该材料的可靠性和应用性。但是可利用晶粒细化,相变韧化,相复合等多种手段使碳化 硼材料强韧化。众所周知,碳化硼的烧结温度过高、抗氧化能力差以及对金属的稳定性不好等 缺点,但是近年来随着超细粉末制备技术的发展和有效烧结助剂的开发,使碳化硼的常规烧结问题得到解决。

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