產(chǎn)品名稱：二硼化鋯（ZrB2）
規(guī)格：0.8-10um（D50）
形貌：不規(guī)則
顏色：黑灰色
特點(diǎn)：高熔點(diǎn)、高硬度、高穩(wěn)定性、良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性、抗氧化性和抗化學(xué)腐蝕性、良好的耐輻射性、優(yōu)異的超高溫?zé)岱雷o(hù)性能
用途：核廢料處理、微電子制造、航天航空、以及高溫、腐蝕性環(huán)境等領(lǐng)域
中文名稱:二硼化鋯
CAS No:12045-64-6
EINECS號(hào)：234-963-5
分子式: ZrB2
分子重量112.84
密度4.52g/cm3
熔點(diǎn)3040℃
硼化鋯是硼化物中較為常見(jiàn)的一種材料，而在硼-鋯系統(tǒng)中存在著三種硼化鋯，分別是一硼化鋯（ZrB）、二硼化鋯（ZrB2）和十二硼化鋯（ZrB12），不過(guò)由于二硼化鋯在很寬的溫度范圍內(nèi)使具有良好的穩(wěn)定性，所以工業(yè)生產(chǎn)制得的硼化鋯大多是以二硼化鋯為主要成分的。
一：應(yīng)用領(lǐng)域
1、航天軍工
ZrB2系復(fù)合材料由于具有高熔點(diǎn)、高硬度、良好的導(dǎo)電性以及良好的中子控制能力等特點(diǎn)，非常適合應(yīng)用于超音速航天飛行器、導(dǎo)彈外殼的超高溫零燒蝕材料。尤其是當(dāng)今火箭、導(dǎo)彈技術(shù)的高速發(fā)展，對(duì)硼化鋯基陶瓷類的高溫結(jié)構(gòu)材料需求更為迫切。隨著研究開(kāi)發(fā)工作的不斷深入以及生產(chǎn)技術(shù)的不斷改進(jìn)，可以肯定，ZrB2系復(fù)合材料的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用會(huì)以新的步伐向前躍進(jìn)。
二硼化鋯（ZrB2）以其極強(qiáng)的化學(xué)鍵特性而具有高熔點(diǎn)、高模量、高硬度、高熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率、良好的抗熱震等綜合特性，成為超高溫陶瓷最具潛力的候選材料。ZrB2陶瓷制品已廣泛用作各種高溫結(jié)構(gòu)及功能材料，如：航空工業(yè)中的渦輪葉片、磁流體發(fā)電電極等。另外，與許多陶瓷材料相比，它具有較好的導(dǎo)電性能，可通過(guò)線切割技術(shù)生產(chǎn)形狀復(fù)雜的部件。但是，ZrB2材料熔點(diǎn)較高，燒結(jié)困難，并且本身的強(qiáng)度和韌性相對(duì)較低，限制了它在苛刻作業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用。為此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用各種先進(jìn)的燒結(jié)工藝對(duì)添加其它組分的 ZrB2復(fù)合材料進(jìn)行了大量的研究工作，以改善材料的綜合性能。作者主要對(duì)ZrB2復(fù)合材料體系及致密化研究工作進(jìn)行了綜述。
2、 耐火材料
ZrB2陶瓷是優(yōu)良的特種耐火材料，可用作高溫?zé)犭娕急Ｗo(hù)套管、鑄模、冶金金屬的坩堝等，用作熱電偶保護(hù)套管時(shí)，由于其氣密性不太好且具有導(dǎo)電性。因此，必須與氧化鋁質(zhì)內(nèi)套管配合，才能進(jìn)行有效的測(cè)溫工作。這種材質(zhì)的熱電偶套管在熔化的鐵水、黃銅熔體中可以連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間使用。
ZrB2陶瓷還可作為耐火材料的抗氧化劑。呂春燕等報(bào)道將ZrB2添加到MgO-C 耐火材料中或者直接以 ZrB2為骨料或細(xì)粉制成耐火磚和澆注料，具有非常好的抗氧化性能及耐火性能，其抗氧化機(jī)理可分析為硼化鋯在中溫處氧化生成的 B2O3在 MgO-C 中形成 MgO·B2O3熔融相，從而對(duì)磚起到保護(hù)作用。
3、電極材料
ZrB2由于電阻率很低，導(dǎo)電機(jī)制為電子傳導(dǎo)，適用于觸點(diǎn)材料和電極材料，可應(yīng)用在金屬熱電偶的電極和高溫發(fā)熱元件中。1994年馮大淦研制了一種ZrB2和石墨配對(duì)的套管式熱電偶材料，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明可在1 200~1 600 ℃置于氧化氣氛中工作，熱電勢(shì)數(shù)值較大，1 600 ℃時(shí)可達(dá) 70 mV 左右，熱電勢(shì)率較高，約 55μV/℃。熱電勢(shì)隨溫度變化呈單值函數(shù)，線性較好，在氧化氣氛中經(jīng)多次測(cè)試，其重復(fù)性為所測(cè)溫度的1%~1.5%，短時(shí)間連續(xù) 3 h 以上測(cè)試其最大變化為所測(cè)溫度的 0.5%~1%。它可在金屬熱電偶和輻射溫度計(jì)不適用的某些特殊場(chǎng)合的連續(xù)測(cè)溫中發(fā)揮作用，是一種很好的熱電偶材料。
二：二硼化鋯陶瓷材料的制取
①ZrB2粉末的制備
制取ZrB2粉末主要是利用鋯或高的氧化物進(jìn)行硼化的反應(yīng)。傳統(tǒng)的合成方法是在高溫感應(yīng)爐或電阻爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)氧化物碳熱還原過(guò)程，此方法工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，但一般溫度較高（1800℃左右），合成粉體純度較低，平均粒徑比較大，燒結(jié)活性差。現(xiàn)在多應(yīng)用碳熱還原法、高溫自蔓延法、機(jī)械合金化法、陶瓷前軀體裂解法、液相法等。
②ZrB2陶瓷的成型方法
ZrB2的成型方法有很多種，如等靜壓成型、干壓成型、注漿成型、注凝成型等。人們可以根據(jù)自己的需要和實(shí)際條件選擇不同的成型方法。為了提高制品的致密度和降低燒結(jié)溫度，人們大多采用熱壓燒結(jié)，這是一個(gè)成型與燒結(jié)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程，但是只能得到形狀簡(jiǎn)單的ZrB2陶瓷制品。
③ZrB2陶瓷的燒結(jié)方法
傳統(tǒng)的ZrB2材料的燒結(jié)方法有無(wú)壓燒結(jié)和熱壓燒結(jié)，新型燒結(jié)方法有原位反應(yīng)熱壓法、高溫自蔓延燒結(jié)和放電等離子燒結(jié)。
三、二硼化鋯陶瓷材料的應(yīng)用舉例
二硼化鋯陶瓷因?yàn)榫哂腥埸c(diǎn)和硬度高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、中子控制能力強(qiáng)等特點(diǎn)在高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料、復(fù)合材料、耐火材料、電極材料以及核控制材料等領(lǐng)域中被重視和應(yīng)用。如：航空工業(yè)中的渦輪葉片、磁流體發(fā)電電極等。另外，與許多陶瓷材料相比，它具有較好的導(dǎo)電性能，可通過(guò)線切割技術(shù)生產(chǎn)形狀復(fù)雜的部件。
①耐火材料
ZrB2陶瓷是優(yōu)良的特種耐火材料，可用作高溫?zé)犭娕急Ｗo(hù)套管、鑄模、冶金金屬的坩堝等，用作熱電偶保護(hù)套管時(shí)，由于其氣密性不太好且具有導(dǎo)電性。因此，必須與氧化鋁質(zhì)內(nèi)套管配合，才能進(jìn)行有效的測(cè)溫工作。這種材質(zhì)的熱電偶套管在熔化的鐵水、黃銅熔體中可以連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間使用。ZrB2陶瓷還可作為耐火材料的抗氧化劑。
②電極材料
ZrB2由于電阻率很低，導(dǎo)電機(jī)制為電子傳導(dǎo)，適用于觸電材料和電極材料，可應(yīng)用在金屬熱電偶的電極和高溫發(fā)熱元件中。1994年有研究人員研制了一種ZrB2和石墨配對(duì)的套管式熱電偶材料，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明可在1200~1600℃置于氧化氣氛中工作，熱電偶數(shù)值較大，1600℃時(shí)可達(dá)70mV左右，熱電勢(shì)率較高。它可在金屬熱電偶和輻射溫度計(jì)不適用的某些特殊場(chǎng)合的連續(xù)測(cè)溫中發(fā)揮作用，是一種很好的熱電偶材料。
③其它材料
由于ZrB2硬度極高，是很好的耐磨材料，在刀具和切削工具中有較好的應(yīng)用。ZrB2因具有很好的耐腐蝕性能，國(guó)外對(duì)ZrB2抗腐蝕、抗氧化薄膜研究得較深入。
