二硼化铪的性能

2022-03-03 11:08:20

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超高温陶瓷 ( UHTC)复合材料主要有以铪、锆、钽等形成的硼化物、碳化物以及氮化物。UHTC具有很高的熔点, 一般都高于 3000 ℃, 除此之外, UHTC还具有非常高的硬度、良好的耐磨性、机械强度以及高热导率 (相对于其它陶瓷材料 ) .由于这些特点, UHTC是高超声速飞行器热防护系统的理想材料, 尤其是在化学性质和结构要求稳定的极端高温操作环境中。

硼化铪化学式为 HfB2, 分子量为 200.11, 灰色有金属光泽晶体, 具有高硬度和良好的热导率, 密度为10.5 g· cm-1, 硬度为 29 GPa, 线胀系数为 6.9 ×10-6 /K。HfB2熔点较高, 约为 3380 ±20 ℃。HfB2具有高熔点、高硬度和良好的热导率等特性, 是一种性能优异的超高温陶瓷材料。除了可以应用在高超声速飞行器的尖锐鼻锥和前缘之外, 还可用于发动机、熔融金属的坩埚、切削工具和耐磨涂层等。

HfB2 的抗氧化性：虽然 HfB2 具有高熔点、高热导率, 但是其抗氧化性还无法满足高超声速飞行、再入环境使用要求, 目前研究较多的是添加 SiC来改善 HfB2 的抗氧化性, 可使材料在 2200 ℃以上使用.

HfB2烧结工艺研究:无压烧结法和热压烧结法是目前制备 HfB2 材料普遍采用的方法.无压烧结工艺简单, 成本低, 但烧结制品致密度低 .热压烧结可将常压下难以烧结的粉末在相对较低的温度下烧结, 同时可抑制晶粒生长, 提高材料强度, 在一定程度上提高了材料的致密度.这两种制备方法都是比较传统的制备工艺 .近年来, 研究者们又研究出了原位反应热压工艺、等离子烧结工艺 ( SPS) 、化学气相渗透工艺 ( CVD) 、注凝成型工艺、碳还原法等工艺.