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超耐火过渡金属二硼化物陶瓷的致密化
doi:https://doi.org/10.2298/SOS2001001F UDK: 546.271；622.785；676.056.73 超耐火过渡金属二硼化物陶瓷的致密化 WG Fahrenholtz 1*）、GE Hilmas 1、Ruixing Li 2 1 密苏里科技大学，密苏里州罗拉 2 北京航空航天大学，北京，中国 摘要：回顾了过渡金属二硼化物的致密化行为，重点介绍了 ZrB 2 和 HfB 2 。这些化合物被认为是超高温陶瓷，因为它们的熔点高于 3000°C。过渡金属二硼化物的共价键很强，导致熔点极高，自扩散系数低，因此很难对其进行致密化。此外，粉末颗粒表面的氧化物杂质会促进颗粒粗化，从而进一步抑制致密化。20 世纪 90 年代之前的研究主要采用热压进行致密化。这些报告揭示了致密化机制，并确定有效致密化需要氧杂质含量低于 0.5 wt%。后续研究采用了先进的烧结方法，如放电等离子烧结和反应热压，以生产出接近全密度和更高金属纯度的材料。还需要进一步研究以确定基本的致密化机制并进一步改善过渡金属二硼化物的高温性能。关键词：过渡金属二硼化物；致密化；烧结；热压。1. 简介过渡金属二硼化物 (TMB2) 作为用于极端环境的材料已被研究多年。 1-7 多种 TMB2 被视为超高温陶瓷 (UHTC)，因为它们的熔点超过 3000°C，其中包括 TiB 2 、ZrB 2 、HfB 2 和 TaB 2。其他 TMB2，例如 OsB 2 和 ReB 2，作为新型超硬材料备受关注。8-10 TMB2 拥有不同寻常的性能组合，例如金属般的热导率和电导率以及陶瓷般的硬度和弹性模量，这是由共价键、金属键和离子键特性的复杂组合产生的。11-13 由于其性能，TMB2 被提议用于极端温度、热通量、辐射水平、应变速率或化学反应性，这些都超出了现有材料的能力。通常提到的 TMB2 的一些潜在应用包括高超音速航空航天飞行器、火箭发动机、超燃冲压发动机、轻型装甲、高速切削工具、熔融金属接触应用的耐火材料、核聚变反应堆的等离子体材料以及先进核裂变反应堆的燃料形式。5,14-22 TMB2 具有极高的熔化温度和硬度值，而同样的特性也使 TMB2 难以致密化。陶瓷材料的致密化可以通过多种方法实现。许多商用陶瓷都是通过无压烧结粉末加工方法制造的部件生产的。23-25有些陶瓷很难通过无压烧结致密化。
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