碳化硼的性能特点及其应用简析
1.晶体结构
碳化硼具有典型的二十面体硼化物的复杂晶体结构。
斜方六面体结构是碳化硼主要的晶体结构,六方菱形为主要的晶格。
其内含二十面体的原子团簇,共价键键接这些原子团簇,且三原子链接于斜方六面体的对角线上。
B4C结构中广为认同的是一个B11C二十面体和一条C-B-C的原子链组成的结构。
B、C两原子在二十面体内及原子链上互相替代,故碳化硼在碳元素质量分数8%-20%之间存在许多稳定的同分异构体(如B13C 、B12C3、B4C 等)。
2.性能
(1)碳化硼最重要的性能在于其超常的硬度(莫氏硬度为9.3),硬度仅次于金刚石和立方氮化硼,是最理想的高温耐磨材料;
(2)碳化硼密度很小,是陶瓷材料中最轻的,可用于航天航空领域;
(3)碳化硼的中子吸收能力很强,相对于纯元素B和Cd来说,造价低、耐腐蚀性好、热稳定性好,广泛用于核工业,碳化硼中子吸收能力还可以通过添加B元素而进一步改善;
(4)碳化硼的化学性能优良,在常温下不与酸、碱和大多数无机化合物反应,仅在氢氟酸一硫酸、氢氟酸一硝酸混合物中有缓慢的腐蚀,是化学性质最稳定的化合物之一;
(5)碳化硼还具有高熔点、高弹性模量、低膨胀系数和良好的氧气吸收能力等优点;。