中國粉體網(wǎng)訊  硼化物陶瓷作為現(xiàn)代的高技術(shù)材料之一，由于具有高熔點、高硬度、高抗氧化性和高耐磨性等性能而作為硬質(zhì)工具材料、磨料、合金添加劑、耐磨耐蝕部件，同時這種材料又具有優(yōu)良的電性能，作為惰性電極材料及高溫電工材料而受到了人們的高度重視。

1、各種硼化物陶瓷材料的應(yīng)用

（1）二元硼化物陶瓷的應(yīng)用

在硼化物陶瓷材料中，ZrB₂、TiB₂、CrB₂等二元硼化物因其性能優(yōu)異而被認為是最有希望得到廣泛應(yīng)用的硼化物陶瓷。二元硼化物陶瓷材料性價比高，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和物理化學(xué)性能。作為功能材料，CrB₂、ZrB₂、TiB₂等硼化物陶瓷廣泛應(yīng)用于耐磨、耐蝕涂層、中子吸收涂層和自熔性合金中的強化硬質(zhì)相以及超高溫涂層。在鋼鐵工業(yè)上，可用于不銹鋼涂層。

ZrB₂可以用作熔融金屬坩堝、裝甲鋼板和鋼鐵工業(yè)連續(xù)測溫的保護管，此外，它作為電子器件可制備在苛刻條件下工作的電導(dǎo)及電觸頭材料、連鑄體中間包兩次加熱電極和熱電偶保護管等。作為結(jié)構(gòu)材料，ZrB₂由于具有高熔點、高硬度、良好的電磁性能和高的抗腐蝕性能，可作為耐高溫材料、耐腐蝕材料、耐磨材料和超硬材料，如耐腐蝕和磨損的電鍍涂層、水下管口和噴嘴材料等。

TiB₂由于具有優(yōu)良的導(dǎo)電導(dǎo)熱性和不與鋁液及冰晶石反應(yīng)的特點，可用作鋁電解槽的陰極或陰極涂層，并可制備大電流電極、導(dǎo)軌、電樞等。TiB₂還可用作真空蒸鍍金屬膜的蒸發(fā)舟或容器、集成電路、薄膜電容器、光學(xué)器件薄膜、鍍鋁紙或塑料和玻璃的金屬鍍膜等。在軍事應(yīng)用方面，由于TiB₂具有的高彈性模量，可大量應(yīng)用于軍用盔甲類材料。TiB₂具有良好的導(dǎo)電性能、穩(wěn)定的化學(xué)性能，可用來制備活潑金屬的防雜質(zhì)擴散層和ASl儀器中的電磁屏蔽及防應(yīng)力擴散部件。TiB₂由于其高硬度和高強度，可用于航空、汽車和工具等行業(yè)，制備防彈體、各種耐磨耐蝕的輥道、襯板、閥門、風(fēng)機、管道、管配件、模具、刀具和噴嘴等；由于其高穩(wěn)定性，可用于制備超高溫耐火材料，如導(dǎo)彈噴嘴及高溫引擎部件等。

（2）三元硼化物基金屬陶瓷的應(yīng)用

20世紀80年代，日本的Toyo kohan公司開發(fā)了一種稱之為原位反應(yīng)液相燒結(jié)三元硼化物的新工藝，成功地研制了Mo₂FeB₂、Mo₂NiB₂、WCoB等三種硼化物基金屬陶瓷。目前，研究較多的三元硼化物基金屬陶瓷材料有Mo₂FeB₂、Mo₂NiB₂等。

三元硼化物基金屬陶瓷以高溫力學(xué)性能、高溫抗氧化性能、耐蝕耐磨性能等而倍受人們的青睞。作為結(jié)構(gòu)材料，三元硼化物由于具有高熔點、高硬度和高耐磨損抗腐蝕性能，可作為耐高溫材料、耐腐蝕材料、耐磨材料和超硬材料。在鋼鐵工業(yè)上，主要用于不銹鋼涂層，制備軋鋼生產(chǎn)線用軋輥、導(dǎo)向輥等，大幅度提高零件的使用壽命。在航空、汽車和工具等行業(yè)，可以用于制備防彈體、各種耐磨耐蝕的輥道、襯板、閥門、風(fēng)機、管道、拋丸器、模具和噴嘴等。三元硼化物金屬陶瓷亦可制備陶瓷刀具，用做高硬度鋼的切割工具。

2、硼化物陶瓷的重點應(yīng)用領(lǐng)域

（1）硼化物金屬陶瓷在涂層領(lǐng)域的應(yīng)用

材料表面往往由于磨損、腐蝕或高溫氧化等原因?qū)е率�效，故提升材料表面性能至關(guān)重要。相比于使用各類性能優(yōu)異的特種材料，在已有材料表面通過制備涂層的方式，既提升了原材料的表面性能，還具備更高的經(jīng)濟效益。而硼化物陶瓷因為具有高硬度、耐磨損、耐腐蝕以及抗高溫氧化等特點，是材料應(yīng)用領(lǐng)域的一個重要分支，對其進行關(guān)注和研究，可以為新材料研發(fā)和制備開辟新方向。

金屬硼化物屬于間隙相化合物，其化學(xué)鍵組成相對復(fù)雜，同時包括M-M金屬鍵、B-B共價鍵以及B-M離子鍵在內(nèi)的1種或多種，這便從微觀層面決定了硼化物具備多種特性。就目前而言，硼化物金屬陶瓷在涂層領(lǐng)域應(yīng)用較多的有二元、三元硼化物以及多元硼化物等；主要的制備技術(shù)則有APS(大氣等離子噴涂)、HVOF(超音速火焰噴涂)、等離子熔覆、激光熔覆、氬弧熔覆、感應(yīng)熔覆、氣相沉積以及磁控濺射等。

（2）硼化物陶瓷在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

現(xiàn)代飛行器，如宇宙飛船、人造衛(wèi)星、火箭、導(dǎo)彈、超音速飛機等正朝著高推力、高速度、遠距離的方向發(fā)展，進而對材料的抗高溫性能提出了更高的要求。例如火箭鼻錐、超音速飛機機翼前沿需要在2000-2400℃的中性或氧化環(huán)境下工作。這使得超高溫材料的發(fā)展需求越來越迫切。

3、小結(jié)

硼化物陶瓷是具有發(fā)展前途的材料。但是，它的研究和發(fā)展，與常規(guī)材料相比，無論是理論研究還是應(yīng)用開發(fā)都不是很深入和成熟，大規(guī)模應(yīng)用也受到限制。但從近幾年的迅速發(fā)展來看，可以預(yù)見，隨著研究的深入，硼化物金屬陶瓷的性能必將得到進一步的改善，將會在多個工業(yè)化生產(chǎn)領(lǐng)域中得到應(yīng)用，尤其在航空航天、汽車、耐火等多種領(lǐng)域?qū)⒂兄�美好的�?yīng)用前景。

參考資料：

賈成科，等：硼化物陶瓷及其復(fù)合材料的研究進展，北京礦冶研究總院

任曉劍，樊自拴：硼化物金屬陶瓷涂層的研究進展，北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院

彭易發(fā)，等：硼化物超高溫陶瓷的研究進展，東北大學(xué)

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