碳化硼陶瓷参数整理2019.6.3
碳化硼标准检测方法
碳化硼标准检测方法碳化硼标准检测方法碳化硼是一种常用的先进材料，它具有高硬度、高强度、高导热性和良好的化学稳定性。
在制造工业、化工、航空航天等领域中有着广泛的应用。
然而，要确保其质量的稳定性，需要进行有效的检测，下面介绍几种常用的碳化硼标准检测方法。
1. X射线衍射法（XRD）X射线衍射法是一种非破坏性的检测方法，可以测量材料的结晶性和晶体结构。
该方法使用单色X射线通过样品，测量根据布拉格原理得出的X射线衍射图谱，从而确定样品的组成和结构信息。
2. 透射电子显微镜（TEM）透射电子显微镜是一种高分辨率的显微镜技术，可以对材料进行直接的观测和分析，具有高灵敏度和高精度。
使用TEM观察碳化硼样品，可以确定其晶体形貌、晶格结构、晶体缺陷等信息。
3. 热膨胀法（TMA）热膨胀法可以测量材料的热膨胀系数，用于研究材料的热膨胀性质。
通过将碳化硼样品加热，测量样品的长度变化，从而确定其热膨胀系数。
4. 硬度测试（HV）硬度测试是一种常用的非破坏性测试方法，可以评估材料的硬度和强度。
使用硬度计对碳化硼样品进行压入测试，可以得到压入深度和硬度值。
基于这些数据，可以对样品的力学性能进行评估。
5. 红外光谱法（FTIR）红外光谱法是一种用于检测材料分子振动的分析技术，可以用于检测碳化硼的分子结构和化学键。
通过对样品进行辐射，测量样品对特定波长的红外辐射的吸收情况，从而确定碳化硼分子的特征峰位置和强度。
总结以上是几种常见的碳化硼标准检测方法，这些方法各有优缺点，可以选择不同的方法或组合多种方法进行详细的分析和评估。
通过这些测试数据来严格把控碳化硼质量，确保其应用场景中的可靠性和稳定性。
碳化硼热导率
碳化硼热导率一、引言碳化硼是一种高温材料，具有优异的热导率。
在高温环境下，热传导是非常重要的，因此碳化硼的热导率被广泛关注和研究。
本文将对碳化硼的热导率进行详细介绍。
二、什么是碳化硼1. 碳化硼的结构碳化硼是一种由碳和硼元素组成的陶瓷材料，其晶体结构为六方晶系。
在晶体结构中，每个B原子都与三个C原子形成平面六边形，并且每个C原子都与三个B原子形成平面六边形。
这种结构使得碳化硼具有非常高的硬度和耐腐蚀性能。
2. 碳化硼的制备方法目前，制备碳化硼的主要方法包括直接反应法、卡尔法和气相沉积法等。
其中最常用的方法是直接反应法。
该方法通过将B4C和C在高温下反应而得到。
三、什么是热导率1. 热导率定义热导率是指物质在单位时间内传递单位面积上单位温度梯度的热量的能力。
其单位是W/mK。
2. 热导率的影响因素热导率受多种因素影响，包括温度、材料结构、晶体缺陷等。
四、碳化硼的热导率1. 碳化硼的热导率特点碳化硼的热导率非常高，可以达到2000 W/mK以上。
这是由于碳化硼具有非常好的晶体结构，其中B和C原子之间形成了非常强的共价键。
此外，碳化硼还具有非常好的耐高温性能，在高温环境下仍能保持较好的稳定性。
2. 碳化硼热导率与温度关系碳化硼的热导率与温度呈现出一定规律。
在低于1000℃时，随着温度升高，其热导率也会逐渐增加。
但当温度超过1000℃时，其热导率会开始下降。
这是由于在高温环境下，碳化硼晶体中会出现一些缺陷和杂质，这些缺陷和杂质会对其热传导性能产生负面影响。
3. 碳化硼热导率与晶体结构关系碳化硼的晶体结构对其热导率也有很大影响。
在六方晶系中，碳化硼具有非常好的结构稳定性和均匀性，因此其热传导性能也会更好。
此外，碳化硼中B和C原子之间的共价键也是其高热导率的重要原因。
五、结论综上所述，碳化硼是一种具有非常高热导率的材料。
其热导率与温度和晶体结构等因素密切相关。
在高温环境下，热传导是非常重要的，因此碳化硼在高温领域中有着广泛应用前景。
氮化硼及碳化硼
氮化硼氮化硼（BN）是一种由相同数量的氮原子和硼原子组成的双化合物，因此它的实验式是BN。
氮化硼和碳是等电子的，并和碳一样，氮化硼是多形的：其中一形体类似于钻石而另一个则类似于石墨。
类似于钻石的形体是现时所知的几乎最硬的物质，即立方氮化硼；类似于石墨的形体是一种十分实用的润滑剂，即六方氮化硼。
一.六方氮化硼1.1简介形态相似于石墨的氮化硼，也称六方氮化硼、h-BN、α-BN或g-BN （graphitic BN），有时也称“白石墨”，它是最普遍使用的氮化硼形态。
和石墨相似，六方形态是由许多片六边形组成。
这些薄片层与层之间的相关结构（registry）不同，但是从石墨的排列模式中看出，这是由于硼原子在氮原子上面使氮化硼的原子变成椭圆的。
如此结构反映出硼—氮链的极性。
氮化硼中较低的共价性质，使它成为导电性相对于石墨较低的半金属，电在它六边形薄片中pi-链的网络中流通。
六方氮化硼的缺乏颜色，显示较低的电子离域性，表示其能隙较大。
六方氮化硼在极低和极高（900℃）的温度甚至是氧气下都是一种很好的润滑剂，它在石墨的导电性和与其它物质的化学反应造成困难时特别有用。
由于它的润滑机理并不涉及到层面之间的水分子，氮化硼润滑剂还可以在真空下使用，如在太空作业时。
六方氮化硼在空气中高达1000℃、真空中1400℃和在惰性气体中2800℃都仍然稳定，也是其中一种导热性最好的绝缘体。
它对多数物质都不产生化学反应，也不被许多融化物质所沾湿（如：铝、铜、锌、铁和钢、铬、硅、硼、冰晶石、玻璃和卤化盐）。
1.2制备工艺：①国内传统的合成方法是无水硼砂与氯化铵或尿素等混合后，1000℃下在管式炉中于氨气保护下反应，再经水洗、酸洗得到氮化硼产品。
Na2B4O7+2NH4Cl+NH3=4BN+2NaCl+7H2O②使用无水硼砂和三聚氰胺作为硼源及氮源进行反应，制得氮化硼，其反应式为：此方法与上述方法合成出的产品有所不同，其合成出的六方结晶形态不完整，有些外国厂商认为此方法合成出的氮化硼为六方乱层结构（hexagonal turbostratic crystals），也简称为t-BN，由于该种氮化硼的结晶在低温下不完整，当在高温（1600-2000℃）下，其结晶反而会生长的较大且完整，因此该方法生产出的产品如经过高温精制工序，会生成3-5微米的较大结晶。
b4c碳化硼的结构
b4c碳化硼的结构B4C碳化硼的结构碳化硼（B4C）是一种重要的陶瓷材料，具有优异的物理和化学性能。
它由硼和碳两种元素组成，形成了独特的结构。
下面将介绍B4C碳化硼的结构特点以及相关的性质和应用。
1. 结构特点B4C碳化硼的结构是由硼原子和碳原子交替排列而成的。
其晶体结构属于六方晶系，具有类似石墨的层状结构。
每个层中，硼原子和碳原子呈等距离排列，形成了硼碳链。
相邻层之间通过共面的碳原子形成键连接。
这种层状结构使得B4C具有较高的硬度和热导率。
2. 物理性质B4C碳化硼具有极高的硬度，接近于金刚石。
这使得它在磨削和切割工具中得到广泛应用。
此外，B4C还具有较低的密度和良好的热导率，使得它成为高性能散热材料的理想选择。
另外，B4C还具有较高的熔点和热稳定性，能够在高温环境下保持稳定的性能。
3. 化学性质B4C碳化硼具有较高的化学稳定性，能够在大多数非氧化性环境下长时间稳定存在。
它对酸、碱和大部分溶剂都具有很好的抗腐蚀性。
然而，在氧化性环境下，B4C会发生氧化反应，形成BO2和CO2等产物。
因此，在高温和氧化性环境中使用B4C时需要注意其氧化性。
4. 应用领域B4C碳化硼由于其优异的性能在多个领域得到广泛应用。
首先，由于其高硬度和磨削性能，B4C被广泛用于制作磨料和磨具，如砂轮和切削刀具等。
其次，B4C的高热导率使其成为散热材料的理想选择，广泛应用于电子器件、太阳能电池和高功率激光器等领域。
此外，B4C还可以用于核工业中的辐射防护材料和中子吸收材料等。
总结：B4C碳化硼的结构特点决定了其优异的物理和化学性能。
其层状结构使其具有高硬度、良好的热导率和化学稳定性。
这些特点使得B4C在磨削工具、散热材料和辐射防护材料等领域具有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断发展，B4C碳化硼在更多领域的应用将会得到拓展，并为人类带来更多的福利。
纳米碳化硼粉
纳米碳化硼粉CY-B4C1的应用领域主要特点纳米碳化硼CY-B4C1,超细碳化硼粉通过可变电流激光离子束气相法制备，碳化硼(boron carbide )，别名黑钻石，分子式为B4C，通常为灰黑色微粉。
是已知最坚硬的三种材料之一(其他两种为金刚石、立方相氮化硼)。
坚硬黑色有光泽晶体。
硬度比工业金刚石低，但比碳化硅高。
与大多数陶器相比，易碎性较低。
具有大的热能中子俘获截面。
抗化学作用强。
不受热氟化氢和硝酸的侵蚀。
溶于熔化的碱中，不溶于水和酸。
产品纯度高、粒径小、分布均匀，比表面积大、高表面活性，松装密度低，是一种人工合成的超硬质材料，硬度只次于金刚石，莫氏硬度9.46，显微硬度5600—6200Kg/mm2，比重2.52g/cm3，熔点2250℃，与酸、碱溶液不起反应，具有高化学位、中子吸收、耐磨及半导体导电性。
是对酸稳定的物质之一，在浓或稀的酸或碱水溶液中都稳定。
具有稳定的物理和化学性能，应用于硬质材料的磨削、研磨、钻孔等。
纳米碳化硼CY-B4C1粉技术参数：Nano boron carbide CY-B4C1 powder technical parameters:碳化硼（Boron carbide）B4C外观（appearance）Black powder晶型（crystal form）hexagonal纯度%（purity ）99.9平均粒径（grain size）50-60nm比表面积(SSA ，m2/g) 20-30熔点（melting point）2250℃比重（specific weight） 2.52g/cm3显微硬度（microhardness）5600—6200Kg/mm2莫氏硬度（Moh's hardness）9.46有100-200nm的。
应用领域1 中子吸收和防辐射材料：B元素具有高达600barn的中子吸收截面，是核反应堆中减速元件―控制棒或核反应堆防辐射部件的主要选用材料；2 复合装甲材料：利用其轻质、超硬和高模量等特性，用作轻型防弹衣和防弹装甲材料。
碳化硼燃点
碳化硼燃点碳化硼（Boron carbide）是一种极硬的陶瓷材料，具有高熔点和高热稳定性。
它的燃点是指材料在外界条件下开始燃烧的温度。
碳化硼的化学式为B4C，由硼和碳两种元素组成。
它是一种具有特殊结构的陶瓷材料，硼原子和碳原子以3：1的比例排列，形成了一种类似于石墨的层状结构。
这种结构使得碳化硼具有很高的硬度和抗磨性，被广泛应用于防弹材料、研磨材料和高温材料等领域。
由于碳化硼的高熔点和高热稳定性，使得它具有较高的燃点。
燃点是指材料在外界条件下开始燃烧的温度。
对于碳化硼来说，它的燃点较高，通常在3000摄氏度以上。
这意味着在常规的氧化条件下，碳化硼不易燃烧。
碳化硼的高燃点使得它在高温环境下具有良好的稳定性。
在航空航天、核工程和高温实验等领域，常常需要材料能够在极端高温条件下保持稳定。
碳化硼的高燃点使得它成为这些领域中的理想材料之一。
除了高燃点外，碳化硼还具有其他优异的性能。
首先，它具有极高的硬度，接近于金刚石。
这使得碳化硼在研磨材料和防弹材料中得到广泛应用。
其次，碳化硼具有较好的热导率和耐热性，使其成为高温材料的理想选择。
此外，碳化硼还具有较低的密度和良好的化学稳定性。
然而，虽然碳化硼具有很高的燃点，但在特定条件下，它仍然可能发生燃烧。
例如，在氧化气氛中，碳化硼可能会与氧气发生反应，产生二氧化碳和硼酸等产物。
此外，在极端高温和高压条件下，碳化硼也可能会发生燃烧反应。
总结起来，碳化硼是一种具有高燃点的陶瓷材料。
它的燃点通常在3000摄氏度以上，使得它在高温环境下具有良好的稳定性。
碳化硼还具有高硬度、良好的热导率和耐热性等优异性能，使其在多个领域得到广泛应用。
然而，虽然碳化硼的燃点较高，但在特定条件下仍可能发生燃烧反应。
对于工程应用中的碳化硼材料，需要根据具体条件进行燃烧风险评估和防火措施设计，以确保材料的安全使用。
碳化硼材料研究进展
碳化硼材料研究进展摘要:文章综述了碳化硼粉末的合成方法、碳化硼复相陶瓷的种类及合成方法。
关键词:碳化硼;材料;研究;记载1前言碳化硼为菱面体结构,晶格属于D3d5- R3m空间点阵,晶格常数a= 0.519 nm,c=1.212 nm,α=66°18,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。
由于碳原子和硼原子半径相似,存在类质同相替代,所以碳化硼中的碳硼比并不固定,但多在1:4附近变化,且碳硼比=1:4时碳化硼的各项性能指标也最好。
碳化硼中原子间共价键比超过90 %,这种特殊的结合方式,使其具有具许多优良性能(参见表1),如:①高熔点、高硬度、高模量,高温强度高(>30GPa),具有很强的耐磨能力;②密度小;③较低的膨胀系数;④很高的热中子吸收能力;⑤具有热电性;⑥在具备良好的物理性能的同时具有优越的抗化学侵蚀能力。
正是由于碳化硼自身的优异性能使碳化硼在耐火材料、耐磨材料、装甲防护、核工业、航空航天等领域得到了广泛的应用。
2碳化硼粉末的制备2.1碳化硼的合成2.1.1碳热还原法碳热还原法是指以碳为还原剂,还原硼酸或硼酐制备碳化硼的方法。
反应方程式为:2B2O3+7C==B4C+6CO(g)4H3BO3+7C==B4C+6CO(g)+6H2O(g)碳热还原法制备碳化硼时通常使用碳管炉和电弧炉。
采用电弧炉作为合成设备时,由于电弧温度高、炉区温差大。
在中心区部位温度可能超过碳化硼的熔点,使其发生包晶分解,析出游离碳和其他高硼化合物;而远离中心区温度偏低,反应不完全,残留有硼酐和碳。
所以电弧炉中制得的碳化硼一般杂质含量偏高。
碳管炉作为合成设备时,反应在保护气氛或真空状态下进行,反应条件更容易控制,生产的碳化硼质量会更高一些,但产量低、成本高不利于大规模生产。
碳热还原法原料成本低、设备简单、产量大是目前碳化硼工业化生产的主要方法。
2.1.2金属热还原法以炭黑和硼酐为原料,以活泼金属(通常为Mg)作为还原剂和助熔剂,进行自蔓延燃烧合成。
碳化硼的研究进展
碳化硼的研究进展刘珅楠;孙帆;谭章娜;袁青;周凯静;马剑华【摘要】碳化硼是高性能陶瓷材料中的一种重要原料，包含诸多的优良性能，除了高硬度、低密度等性能外，它还具备高化学稳定性和中子吸收截面及热电性能等特性，在国防军事设备、功能陶瓷、热电元件等诸多领域具有十分广泛的应用。
本文重点介绍了碳化硼的相关性质、研究进展和应用现状。
详细地介绍了碳化硼的制备方法，如电弧炉碳热还原法、自蔓延高温法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法等方法，并分析了它们的优缺点。
%Boron carbide is a kind of important raw materials of high performanceceramic material, including many excellent performance. In addition to highhardness and low density properties, it also has high chemical stability andneutron absorption cross section and thermoelectric properties, which are widely used in national defense and military equipment, functional ceramics and thermoelectric element fields. The current research progress and application of relevant properties, boron carbide were introduced. The preparation methods of boron carbide, such as carbon arc furnace reduction method, self-propagating high temperature method, chemical vapor deposition, sol-gel method, were mainly introduced, and their advantages and disadvantages were analyzed.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】3页(P21-23)【关键词】碳化硼;特种陶瓷;自蔓延高温法;化学气相沉积法;溶胶-凝胶法;前驱体【作者】刘珅楠;孙帆;谭章娜;袁青;周凯静;马剑华【作者单位】温州大学化学与材料工程学院，浙江温州 325000;温州大学化学与材料工程学院，浙江温州 325000;温州大学化学与材料工程学院，浙江温州325000;温州大学化学与材料工程学院，浙江温州 325000;温州大学化学与材料工程学院，浙江温州 325000;温州大学化学与材料工程学院，浙江温州 325000【正文语种】中文【中图分类】TQ263.1材料是人类社会赖以生存和发展的物质基础。
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碳化硼陶瓷参数整理
一、物理性能
密度：2.52g/cm³
熔点：2450℃
沸点：3500℃
显微硬度：4980kg/mm²
显微硬度：55GPa~67GPa
莫氏硬度：9.36
弹性模量：450GPa
抗弯强度：≥400MPa
二、碳化硼粉体制备
1、硼碳元素直接合成法
将纯硼粉和石焦油(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。
4B+C→B4C。
生产效率低下，不适合工业化生产。
2、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，在电弧炉中加热至1700℃~2300℃合成。
2H3BO3→B2O3+3H2O
2B2O3+7C→B4C+6CO
3、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
4、激光诱导化学气相沉积法(LICVD)
以含有碳源及硼源的气体(BCl3,B2H6,CHCl3,CH4等)为原料，在激光辐照的条件下，混合气体之间发生反应生成B4C纳米颗粒，经过一定的处理后可以得到具有较高纯度的碳化硼纳米粉。
三、碳化硼陶瓷制备
1、常压烧结
序号添加剂B4C粒度烧结温度产品性能
1碳4wt%时在2150℃和下常压下
烧结
获得95％的相对密度
2Al、Mg或TiB2
加5-10wt.％
在2150~2250℃致密度达到99%
3Al2O3；加3wt.%于2150℃下
保温15分钟
到理论密度的96％，平
均晶粒尺寸约为7μm，
4
亚微米TiO2(添加量
10-30wt.%)和碳粉
(添加量1-6wt.%)，
粒径为0.63μm的
B4C粉
1900-2050℃温度下常
压烧结，保温1h，
致密度达到99%以上的
B4C-TiB2复相陶瓷，
材料的抗弯强度和断裂
韧性分别达到513MPa
和 3.71MPa·m1/2
B4C的无压烧结可制备形状复杂制品，但往往造成晶粒过度生长且含有3-7Vol.%的气孔率，因此材料
的强度和韧性偏低(σf IC≤3MPa·m1/2)。
而采用热压烧结技术，可获得致密度更高和力学性能更好的B4C陶瓷。
2、热压烧结
序号添加剂B4C粒度烧结温度及压力产品性能
1/平均粒径为1.21μm
的B4C粉末和
自由碳含量为
3.13wt.%，
热压压力和温度分别为
30-35MPa和
2000-2100℃时
B4C烧结体的相对
密度为92-98%，晶粒尺
寸为3-5μm，抗弯强度
为400-500MPa
2Al2O3添加量为
3-5vol.%，
为1.3μm的B4C粉
末
在2000℃和30MPa压
力下烧结，保温1h
烧结致密度达到98%以
弯曲强度约550MPa，
韧性3.8MPa·m1/2
3
4
3、热等静压烧结
采用热等静压(HIP)烧结碳化硼，可无需添加剂而达到致密化，并且获得细晶显微结构和高的弯曲强度。
成功地采用特殊氧化硼玻璃包套填充亚微米级纯B4C粉，于1700℃以上，200MPa压力下保温60min，制得相对密度达到100%的B4C陶瓷，其三点抗弯强度达到714MPa、韦伯摸数m为8.3。
目前工业化热等静压烧结用的包套材料还有困难，这是因为通常使用的金属或玻璃包套会与B4C发生反应。
通常是先进行无压烧结得到无开口连通气孔的B4C，再进行热等静压处理来消除剩余的闭口气孔，达到完全致密化，热等静压处理温度在1950-2050℃。
四、其它厂家碳化硼陶瓷板参数
1、*******
2、********特陶
3、陶瓷材料的性质对其防弹性能的影响
4、典型防弹陶瓷的性能对比。