XII 第一章绪论 1.1引言 第一章绪论 二硼化锆(ZrB2)作为超高温陶瓷材料(Ultra.High Temperature Ceramics,UHTCs), 不仅具有高熔点(3245)、高模量、高硬度(22GPa)、高热导率和电导率(9.210曲Q)、 优良的抗热震、耐磨性和抗侵蚀性能,还具有相对较低的密度、较好的抗氧化性能和 良好的中子控制能力等【l之】,从而广泛用于高温结构陶瓷、耐火耐磨材料、复合材料、 电极以及核控制等领地。在航空航天领域中,还可作为超音速飞行和再进入大气层的 热防护材料、机翼前缘和火箭喷嘴等【3 41,因此ZrB2成为目前最有前途的高温结构材 料之一。 微波加热是一种高效的高温加热技术,具有低温快烧、能源利用率和加热效率高、 安全卫生无污染等优点,是合成高纯纳米材料的理想方法,近年来在材料合成中得到 了广泛应用【5‘6】。 1.2 ZrB:的研究现状 1.2.1超高温陶瓷概述 随着冶炼新技术、核能、航空航天等高新技术的飞速进展,特别是先进飞行器(如 超音速飞机、载人飞船、航天飞机等)正向高速度、大空间和更稳定的方向发展,这 就更加严格地要求高温结构材料具备以下条件:能够适应长时间内高速飞行及与大气 层的摩擦等苛刻环境;特别是机翼前端、火箭助推器、飞船鼻锥和航空航天发动机灼 热处等多个重要部位或设备,不仅能耐高iN(2000。C以上),还具有耐烧蚀、抗热震、 抗冲刷和抗氧化等性能[”。 超高温陶瓷(Ultra—High Temperature Ceramics,UHTCs)正是这样的材料,主要 包括过渡金属的碳化物、氮化物和硼化物等,他们都具有极高的熔点(>2500)。其中,H倍2、ZrB2、TiB2、NbB2、TaB2等在超高温条件下使用较多,其熔点如表1—1所J。ZrB2和HfB2能将高熔点(3000以上),耐熔盐侵蚀性以及良好的抗热震性和高电热导率等机械性能和物理性能良好的结合起来,适宜于极端环境,从而引起了越 来越多的关注。因此,尽管碳化物具有很高的熔点(>3500),但ZrB2和HfB2陶瓷 北京化工大学硕士学位论文 更适合于作为高温热机结构材料在2000。C以上的条件下使用,而ZrB2又因具有较低 的理论密度而成为航空航天最有吸引力的材料【81。 表1-1硼化物的熔点 Table 1-1 Melting temperature