硼化物及其相关的物质,具有高熔点、高硬度、优良的导电性、化学稳定性和热传导性。但是它与氧 化物、碳化物等相比,其研究与应用的进展还较为缓慢。其主要原因是硼化物难烧结、难还原,若无适当的烧结助剂易与某些结合金属反应生成脆性第三相。近年来,人们利用反应硼化烧结法开发出一种三元复合硼化物金属陶瓷。本文仅就硼化物的一系列特性,特别是对M。:FeB:金属陶瓷的开发与应用进行比较详细的介绍。1硼化物的特性 碳化物和氮化物是典型的间隙化合物。硼化物,特别是金属硼化物,按照Hagg经验法则,由于硼 原子与金属原子的半径比通常大于。.59,因此与其说它是间隙化合物,莫如说它是一种结构简 单而又复杂的置换型化合物。硼在孤立状态下的价电子配位为S于,形成硼化物则由S~P变为稳 定的SPZ配位,若再从相邻原子中接受一个电子,可形成更加稳定的S尸配位。在元素周期表中 ,包括碱土族金属、过渡族金属和稀土金属在内,有息0种以上元素可与硼形成化合物,即使不包 括二元硼化物,硼化物的种类也可达到150种以上。其化学构成可以从M尹到MB,。。集合。 其中易与金属形成硼化物的是M尹、第5期戴涛等:M。声e肠复合翻化物的特性与应用MB、M B:、MB;、M氏、MBI:等6种,工业上应用得较多的是MBZ、MB。两种。按硼原子排 2三元硼化物系金属陶瓷列,金属硼化物的分类见表1。表1按硼原子排列,金属硼化物的分类B 原子的排列组成比例B一B间距离(nm)弧立B原子M毛BM3BMZBMn4BCo3B,Ni3B压ZB}。程0.330忿、忿“声勺、户铲、人丫丫广扩了拿关象燕·B原子衬M3BZV3BZ.0.179半链MBFeBNIB::{:;侧链M lzB‘Rui1B‘双,健M3B-T.s氏Cr3B4层状网健‘MBZTIBZ『YBZ滚e B:MgBZ0.1750.1900.>820.178三元晶格MB魂MB6MB12UB‘ CaB‘,ZrB12、YB120.1700.1740.1750.178噶葱藩了争赘篡{沪争璐尹例呱:L护 硼化物在烧结过程中与金属结合相在反应中易生成脆性第三相,寻求适宜的结合金属比较困难,采用反应硼化烧结法可以解决这一问题。 以铁、钥为金属结合相,利用反应硼化烧结法获得高强度三元硼化金属陶瓷,其三元复合硼化物为M。:FeB:。Mo-Fe一B系在1323K时的等温截面图如图1所示。Mo‘Fe?图1Mo一Fe一B系等温截面图(1323K)3 MoZFeB:复合硼化物金属陶瓷 典型的二元硼化物的一系列特性见表2。金属硼化物除前述优良特性外,尚有优良的热电子散射特性 ,对熔融金属的良好的抗腐蚀特性,优良的磁性特性以及对中子吸收截面积大等诸多优良特性。因 此,人们将它广泛用作钢铁材料的渗硼处理,真空镀用粘合材料,研磨抛光材料,电子器件材料,磁性材料,热电转换材料,中子控制材料等.‘尽管硼化物陶瓷和金属陶瓷已部分进入工业性应用,但欲使其具有与典型的高硬材料— WC基硬质合金相媲美的力学性能,尚有一段距离。最近,三元复合硼化物金属陶瓷的出现,从某个角度讲,缩短了这一距离。 用反应硼化烧结法开发的MozFeB:复合硼化物金属陶瓷其硬度和抗弯强度接近或达到硬质合金水平。3.1制造方法 MoZFeB:金属陶瓷的生产工艺流程如图2所示。由图2可见,将原料粉用球磨机进行湿式粉碎 混合、成形、加工、清理、烧结,这些工序与硬质合金生产相同。与硬质合金生产不同的是,M。 挤eB:金属陶瓷的原料粉末是气体雾化生产的Fe一Cr一B合金粉末;钥、铬、镍、铁等金属粉末以及MoB和钨粉末。使用这些原料粉末,采用反应硼化烧结法,在烧结26粉末冶金工业第6卷表2显微硬度 GPa典型的二元砒化物的特性硼化物晶系熔点热传导率W/m oK电阻n一m热胀系数X 10一‘/K TIBZ ZrBZ H
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