二硼化锆及其在耐火材料中应用.kdh

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1、综述与述评#$$%年第&期’总第!$(期)现代技术陶瓷二硼化锆及其在耐火材料中应用李友芬王德伟王舒凡#北京化工大学可控化学反应科学与技术基础教育部重点实验室，北京$%%%!&’摘要：二硼化锆#()*!’具有高熔点、高硬度、高导热率等优点，是一种性能优异的高温结构材料，具有广泛的应用前景。本文从二硼化锆的性质和制备方法出发，对二硼化锆及其复合材料在各个领域，尤其在耐火材料领域的研究结果作一概述，并阐述了二硼化锆复合材料在性能和应用方面所面临的问题。关键词：二硼化锆；耐火材料；复合材料随着宇航、航空、原子能、冶炼新技术等现代及*—*共价键的强键性决定了这种材料的高熔技术

2、的发展，对高温结构材料提出了越来越苛刻点、高硬度和稳定性。因此()*!具有高熔点、高硬的要求，要求材料具有良好的高温性能以适应苛度、高稳定性、良好的导电性、导热性和良好的抗/!0刻的作业环境，如抗热震、高温强度、耐蚀性、抗腐蚀性等特点。氧化性等。二硼化锆陶瓷因为具有高熔点、高硬!"#制备方法度、导电导热性好、良好的中子控制能力等特点制备()*!的方法很多，归结起来主要有以下而在高温结构陶瓷材料、复合材料、耐火材料、电几种：固相法。主要包括碳热法，金属热还原法/+230，极材料以及核控制材料等领域中受到人们的重/62"0及电化学合成法/70；454#自蔓延高温合成’法

3、/8,$%0/$$0视并得到应用。但由于它在高温下易氧化，且强气相法；机械化学法等。这些制备方法在度相对不高，因此影响了使用性能。如何在保持许多文献中已有详细报道，本文不再赘述。优良特性的同时，改善其抗氧化性，提高其高温强度也成为各国科研工作者关注的主要问题。本!二硼化锆的应用文综述了近年来国内外二硼化锆及其复合材料的主要研究工作，并重点阐述硼化锆在耐火材料()9!由于具有优良特性，已广泛用作各种高方面的应用。温材料及功能材料，如钢水连续测温套管，连续铸钢浸入式水口，航空工业中涡轮叶片，磁流体$硼化锆基本性质和制备方法发电机电极和特种电路中高温发热原料，切割加工工具

4、等等。下面介绍几种典型的应用。!"!基本性质#"!在耐火材料中的行为和效果硼化锆是硼化物中比较主要和常见的一种!-$-$()*!.1质耐火材料材料。在硼.锆系统中存在+种组成的硼化锆：在连铸生产过程中，现行的浸入式水口渣线一硼化锆#()*’，二硼化锆#()*!’、十二硼化锆材质用()9!.1耐火材料，较以往的材料在抗钢#()*$!’，其中()*!在很宽的温度范围内是稳定水侵蚀、抗剥落等方面都有很大提高，但仍存在的，工业生产制得的硼化锆和应用多是以()*!为一定量的氧化铝堆积、较强的侵蚀等问题。利用/$0主要成分。()*!材质的抗钢水侵蚀强、高温性能好等优点研()*!

5、是六方晶系1+!型的准金属结构化合制出()*!.1.()9!质水口保护环，这种保护物，硼原子面和锆原子面之间的()—*离子键以环经试验研究有利于提高水口的寿命/$!0，并且通作者简介：李友芬（$&"+,），女，博士，副教授-主要从事陶瓷复合材料、纳米材料及无机功能材料的研究-!"综述与述评现代技术陶瓷(##,年第-期.总第!#/期0过控制适当的粒度和配比，其性能可明显优于易于蒸发，使得抗氧化性能减弱。=>?!*<质耐火材料2约!倍4，具有高耐蚀性和!6-6+HI!?+*<质耐火材料良好的耐剥落性能。这是因为=>@!在高温下氧化=>@!作为抗氧化添加剂添加到HI!?+

6、*<质生成低熔点的液相———@!?+，它与共存的=>?!进耐火材料中，在"..0到-!..0之间能达到很行反应，提高了液相的粘度，因此保证了材料的好的效果。这同样也由于低温液相的形成D-/E。由抗侵蚀性。3AB&C&>&等D-+E研制出=>@!*石墨砖，=>@!氧化生成的@!?+在HI!?+颗粒上凝缩，与将=>@!颗粒及细粉与鳞片石墨混合，以酚醛树脂D-5E或含HI!?+反应，逐渐形成HI!?+·@!?+熔融相为结合剂，在:7$%&下成型，于!...0以上惰HI!?+多的反应物，根据HI!?+*@!?+系相平衡状性气氛中烧成。其制品性能为F=>@!7:G，<:G，态

7、图，液相生成温度比较低，即HI!?+摩尔分数为体积密度56+"’#()+，显气孔率为--6:G，常温//6"G时为58.0，摩尔分数达到7!G时为抗折强度是+56+$%&，在-!/.0抗折强度大于-.8+0，液相形成的保护层阻止了氧的侵入。此+:6/$%&，抗热冲击温度差!"值达-+..0。外，在氧化后的试样中发现有熔点高达-:/80!6-6!$’?*<质耐火材料的:HI!?+·@!?+结晶相存在，这种在凝缩开始阶文献D-5E报道将=>@!添加到$’?*<耐火段，低温下生成的液相随着反应的进行生成了高材料中或者直接以=>@!为骨料或细粉制成耐火温产物并带来强抗侵