理论教育 碳化硼的制备方法和特性分析

碳化硼的制备方法和特性分析

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:碳化硼是碳化物陶瓷家族中另一较重要的品种,它除了与其它碳化物有相类似的特性外,更重要的是其比重低和高的中子吸收截面。碳化硼制备方法类似于碳化硅,粉末除了用硼酐直接还原外,还可在C存在下用Mg进行还原来制备B4C粉末,即按反应式:2B2O3+6Mg+C→B4C+6MgO,进行反应温度1000~1200℃。热膨胀系数α=5.73×10-6K-1弹性模量E=360~460GPa泊松比V=0.17~0.21碳化硼是稳定化合物之一,氧化始于600℃。

碳化硼的制备方法和特性分析

碳化硼是碳化物陶瓷家族中另一较重要的品种,它除了与其它碳化物有相类似的特性外,更重要的是其比重低和高的中子吸收截面。因此除了大量作为磨料和耐磨材料外,作为轻量装甲材料和核工业反应堆控制反应材料极受重视。

碳化硼制备方法类似于碳化硅,粉末除了用硼酐直接还原外,还可在C存在下用Mg进行还原来制备B4C粉末,即按反应式:2B2O3+6Mg+C→B4C+6MgO,进行反应温度1000~1200℃。此反应是强烈放热反应,最终产物用H2SO4或HCl酸洗,然后用热水洗涤可得较纯且粒度细(0.1~5μm)不含碳的材料。等离子法和激光法制粉也是重要的方法。

碳化硼粉末烧结仍以热压法为主,热等静压和无压烧结也可采用,热压条件为温度2000~2100℃,压力20~40MPa,在惰性气氛中(或真空条件)进行。添加元素可采用金属元素Mg、Al、Cr、Si和Ti等,也可用化合物如玻璃、Al2O3、MgO等。

碳化硼的物理化学性质简单归纳如下:

体积密度(D)随C含量增加呈线性增加,根据下述关系式可算出:S(g/cm3)=2.4224+0.00489[c]at%(在8.8at%≤[c]≤20.0at%范围内有效)。(www.daowen.com)

热膨胀系数α=5.73×10-6K-1(300~1970K有效)

弹性模量E=360~460GPa

泊松比V=0.17~0.21

碳化硼是稳定化合物之一,氧化始于600℃。常温下一般可受化学试剂侵蚀,但遇热强氧酸(HNO3,H2SO4,HClO4)则被氧化。

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