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1、,塑材料导报碳化硼超硬材料综述!∀#∃%&∋(∋)∗+,∋−∋,+∋.#)/#&#)∀0&1+2∋唐国宏张兴华陈昌麒,3北京航空航天大学北京44567,,摘要/8∀是重要的超硬材料但在我国还很少有人研究对其发展历史及最新研究进展做一综述,以引起国内专家们的注意。关键词碳化硼烧结复合材料强韧化8!1∗9&0:9/#&#)。0&1+2∋;#)∋。<9(∋∃#∗9+∃=#&90)9(0&2∃09∋&+0>∗,8?#.∋,∋&>+99】∋&∋∗∋0&∋(.#&≅#)9(+∗∃09∋&+0>(0∗1∋∋)
2、2#)∋+)#Α&(#∃∋>0)2Β)9(+∗=0=∋&0∋#∃=&∋(∋)∗+,∋&∋,+∋..+>>1∋Χ+,∋)+)#&2∋&9#099&0∋9099∋)&+#)#<9(∋#82∃∋∗9+∋∋Δ%∋&9∗#,,,ΗΕ∋Φ.#&2∗1&#)。0&1+2∋Γ+)9∋&+)Χ。#∃=#∗+9∋∗9&∋)Χ9(∋)+)Χ0)29。ΑΧ(∋)+)Χ学技术委员会在54年代制定的几个重要的引言,、新材料发展计划3如?>Π>计划∀ΘΓΠ计如果将自然界中所有物质按其硬度排列,划7中都包括了对/∀3基7超硬材料体系的、
3、,。8顺序金刚石则高居榜首立方碳化硼、ϑ探索和研究现在欧洲Λ在开发新型的/∀,/ϑ,3∀/Ι7紧随其后碳化硼3∀7屈居第三基超硬材料方面已处于技术领先地位其在⋯⋯。金刚石由于其无坚不催的超硬度,在超应用上的逐步成功以及潜在的经济价值已引硬材料家族中的统治地位似乎是牢不可破起世界同行们的关注。从近几年的文献资料的。然而,其过于苛刻的制备过程及昂贵的价上看,美国、日本、韩国等先进国家都有许多格确实也让,、,。人头痛并且越来越与这个极其少在做这方面的工作而且进展迅速伐国在。,讲究经济效益的社会格格不入立方碳化硼
4、这方面的研究尚属空白。,一匹在Κ4年代末杀出的黑马大有与金刚石/,纵观∀的研究和发展历史不难发平分秋色之势,最终也因昂,贵的造价和自身现尽管各国科学家都做了大量的探索和研的难以克服的缺点而壮志未酬。碳化硼,这只究工作,但由于出发点不同,研究工作比较分超硬材料家族中的丑小鸭,在其出世后的近散,尤其是一些重要的基本研究很不系统和百年里,、,而只,。并没有引起Λ们足够的重视是深入甚至有相互矛盾的地方本文将结合我以其优异的中子吸收能力成为重要的核反应,/ϑ们的最新研究成果对∀3基7超硬材料做。,材料闭今天当人们重
5、新审视这个几乎被遗一综述,旨在抛砖引玉,供同行们参考。忘的材料时,却惊奇的发现,它那超常的硬Ρ碳化硼3/∋7,0度尤其是近于恒定的高温硬度3Μ64Ν%78正是我们所寻找的。遗憾的是我们过去对它Ρ历史。8了解的太少了更重要的是它的许多曾被认5?#+∗∗#)年德国科学家Σ在实验为是“绝症”的缺点,在今天看来也不是不能室里成功地合成了硼碳化合物,当时,7、们并克那的。也许,Ο是及早地发现了这点,欧洲科不十分了解这种化合物的具体成分,只是猜,材朴导报阴,‘Υ。。测为一系列不同成分3/∀Τ/∀7的化合物
6、常数是变化的随着原子半径较大的/原子6,经过大量的基本结构分析,置换晶胞中的,,直到年才∀原子点阵常数增大密度。。,确定/∀是唯一稳定的硼碳化合物之后不下降/在晶胞中的最大溶解度为5Ζ即/“,,/ϑ,/,6ς,久电炉生产工业/8∀的研究取得成功∀∀相当于最早研究给出的∀相由此可作为磨料开始在工业上得到应用。然而,人们见,最先认为的十三种硼碳化合物只不过是,,,ϑ。,很快发现尽管这种材料硬度很高但很脆/∀的不同成分而已值得指出的是/∀中,,。易氧化与金属亲合力强使得用它做为切削∀原子却不能占据/原子的位
7、置当∀溶解材料的想法濒于破灭。从本世纪54年代起8度超过约Ρ4Ζ时,就会马上以石墨的形式析由于欧洲人的出色工作,/不基超硬材料以出。石墨的出现显然对性能的影响不利。同其优异的力学性能重新唤起人们对它的兴样,//∀中含量的相对增加也会导致硬度,。,。趣并一跃成为超硬材料家族中的希望之星和强度的下降这一点已被许多实验所证实Ρ8Υ/一∀相图/8∀也可能溶解少量其它元素形成三元一,,,有关/∀二元系统的研究工作很多直化合物例如/8∀和!Β在氢气中经过高温,到今天仍有人在做这方面的研究工作这说344℃7或高压反应
8、就会形成铝硼碳三元化明。,>ςΥ。还有很多细节尚不十分清楚最早的研究合物即/∋!Β,8/一工作认为∀二元系统中共存在6种不同Ρ粉末合成,/>#、,Ρ6、>ς/8Κ成分的硼碳化合物即∀/∋/∋小现在工业上生产/不的方法与最原始6、/‘、/了、∗、86ς、/ς6、/9ς、/ςΥ、,∀∀∀/∀/∀∀∀∀提出的方法基本相同即硼酸或脱水氧化硼/6、/∀。。8ς∀之后又有人发表了另外三种硼碳与碳在电炉中进行高温还原反应ςΒϑ、/;Βς
