碳化硼陶瓷全解学习教案.ppt

会计学
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碳化硼陶瓷(táocí)全解
第一页，共20页。
目 录
Contents
一
碳化硼简介(jiǎn jiè)
二
氮化硼粉末(fěnmò)的制备
四
氮化硼的应用(yìngyòng)
三
氮化硼陶瓷的制备
五
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第二页，共20页。
一、碳化硼简介
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碳化硼到底(dào dǐ)是什么？
碳硼化合物粉末最初是在1858年作为制备金属硼化物的副产品被发现的，1883年Joly鉴定了B3C粉末；1894年Moissan确定了B6C粉末;化学计量的B4C直到1934年才被确定。不久(bùjiǔ)，电炉生产B4C粉末取得成功。碳化硼为菱面体，品格属于D3d5-R3m空间点阵，品格常数a= c=, a=66°18'，其结构可描述为一立方原胞点阵在空间对角线方向上延伸，在每一角上形成相当规则的二十面体，目前可被广泛接受的碳化硼模型是:B11C组成的二十面体和C-B-C链构成的菱面体结构。
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一、碳化硼简介
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碳化硼是引人注意的陶瓷材料，碳化硼最突出的特点就是其具有的超常硬度(,显微硬度达到55GPa~67GPa)，其硬度仅次于金刚石和立方氮化硼，此外，碳化硼还具有密度小(),熔点高(2450℃)，高温强度高，化学稳定性好(常温下碳化硼一般不与化学试剂反应(fǎnyìng)，仅在氢氟酸一硫酸、氢氟酸一硝酸混合物中有缓慢的侵蚀，是化学性质最稳定的化合物之一)，良好的中子吸收能力，极好的热电性能(140s·m-1，室温)，较低的膨胀系数(-6K-1)等特点，因此，碳化硼可以用于制备防弹装甲、切割刀具、特种耐酸碱侵蚀材料、热电偶以及原子反应(fǎnyìng)堆控制和屏蔽材料等。此外，由于其具有的良好性能，也有研究人员开始了碳化硼涂层的研究。
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二、碳化硼粉末(fěnmò)的制备
碳化硼粉末(fěnmò)
的制备
共还原法
激光(jīguāng)诱导化学气相沉积法
自蔓延高温合成法(SHS)
硼酐干碳热还原法
硼碳元素直接合成法
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硼碳元素直接合成法
根据B-C相图，将纯硼粉和石焦油(jiāoyóu)(或其他碳粉)按化学计量比B/C约为4:1配制，均匀混合，在真空或保护气氛下加热至1700 ℃ ~ 2100 ℃混合物发生反应生成B4C。其反应方程式为:
4B+C → B4C
本方法可以严格控制B/C，但生产效率低下，不适合工业化生产。
二、碳化硼粉末(fěnmò)的制备
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二、碳化硼粉末的制备
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硼酐干碳热还原法
工业上一般采用碳还原硼酸(或硼酐)的方法制备B4C。将硼酐或硼酸碳混合均匀，在电弧炉中加热(jiā rè)至1700℃~2300℃合成，反应的方程式为:
2H3BO3 → B2O3+3H2O
2B2O3+7C → B4C+6CO
由于硼酸和硼酐分别在低温和高温下有较大的挥发性，所以需要加入过量的硼酸和硼酐，才能获得高纯和稳定的碳化硼粉。
采用电弧熔炼法产量大，由于电弧炉内温度分布不均匀，因而得到的碳化硼粉末成分波动较大，电弧炉中制得的碳化硼一般含有较高的硼和碳。
反应也可以在电阻炉中进行，电阻炉温度均匀，控温准确，可以制得接近化学计量比的B4C粉末。
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二、碳化硼粉末的制备
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自蔓延高温合成法(SHS)
自蔓延高温合成法是利用化合物合成时自身产生的反应热，使反应持续进行下去的一种工艺。由于采用此法制各碳化硼时以镁作为助熔剂，因而得名“镁热法”。将碳粉、B2O3和镁粉混合均匀，在1000℃~1200℃按下式进行反应:
2B2O3+6Mg+C → B4C+6MgO
此反应为强烈放热反应，最终产物用硫酸或盐酸酸洗，然后用热水洗涤，可获得纯度较高且粒度(lì dù)较细()的B4C粉末。
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二、碳化硼粉末的制备
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激光诱导化学气相沉积法(LICVD)