一种超高温结构陶瓷材料：二硼化锆陶瓷
来源：ceradir特种陶瓷资讯
硼化锆是硼化物中较为常见的一种材料，而在硼-锆系统中存在着三种硼化锆，分别是一硼化锆（zrb）、二硼化锆（zrb2）和十二硼化锆（zrb12），不过由于二硼化锆在很宽的温度范围内使具有良好的稳定性，所以工业生产制得的硼化锆大多是以二硼化锆为主要成分的。
1.二硼化锆陶瓷材料的特性
二硼化锆具有极高的熔点、强度、硬度和电导率（且电导率温度系数为正），以及低的热膨胀系数，导电导热性和化学稳定性良好。
其基本性能可见下表1：
表1. zrb2的性能
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2.二硼化锆陶瓷材料的制取
①zrb2粉末的制备
制取zrb2粉末主要是利用锆或高的氧化物进行硼化的反应。传统的合成方法是在高温感应炉或电阻炉内实现氧化物碳热还原过程，此方法工艺过程简单，但一般温度较高（1800℃左右），合成粉体纯度较低，平均粒径比较大，烧结活性差。现在多应用碳热还原法、高温自蔓延法、机械合金化法、陶瓷前躯体裂解法、液相法等。
②zrb2陶瓷的成型方法
zrb2的成型方法有很多种，如等静压成型、干压成型、注浆成型、注凝成型等。人们可以根据自己的需要和实际条件选择不同的成型方法。为了提高制品的致密度和降低烧结温度，人们大多采用热压烧结，这是一个成型与烧结同时进行的过程，但是只能得到形状简单的zrb2陶瓷制品。
③zrb2陶瓷的烧结方法
传统的zrb2材料的烧结方法有无压烧结和热压烧结，新型烧结方法有原位反应热压法、高温自蔓延烧结和放电等离子烧结。
3.二硼化锆陶瓷材料的应用举例
二硼化锆陶瓷因为具有熔点和硬度高、导电导热性好、中子控制能力强等特点在高温结构陶瓷材料、复合材料、耐火材料、电极材料以及核控制材料等领域中被重视和应用。如：航空工业中的涡轮叶片、磁流体发电电极等。另外，与许多陶瓷材料相比，它具有较好的导电性能，可通过线切割技术生产形状复杂的部件。
①耐火材料
zrb2陶瓷是优良的特种耐火材料，可用作高温热电偶保护套管、铸模、冶金金属的坩埚等，用作热电偶保护套管时，由于其气密性不太好且具有导电性。因此，必须与氧化铝质内套管配合，才能进行有效的测温工作。这种材质的热电偶套管在熔化的铁水、黄铜熔体中可以连续长时间使用。zrb2陶瓷还可作为耐火材料的抗氧化剂。
②电极材料
zrb2由于电阻率很低，导电机制为电子传导，适用于触电材料和电极材料，可应用在金属热电偶的电极和高温发热元件中。1994年有研究人员研制了一种zrb2和石墨配对的套管式热电偶材料，经实验证明可在1200~1600℃置于氧化气氛中工作，热电偶数值较大，1600℃时可达70mv左右，热电势率较高。它可在金属热电偶和辐射温度计不适用的某些特殊场合的连续测温中发挥作用，是一种很好的热电偶材料。
③其它材料
由于zrb2硬度极高，是很好的耐磨材料，在刀具和切削工具中有较好的应用。zrb2因具有很好的耐腐蚀性能，国外对zrb2抗腐蚀、抗氧化薄膜研究得较深入。