4月29日,中國空間站“天和核心艙”搭乘長征五號B遙二運載火箭,在文昌航天發射場成功發射并準確進入預定軌道。首次應用于核心艙電推進系統的霍爾推力器腔體采用了氮化硼陶瓷基復合材料,該材料易加工、密度低、高度強、抗熱震、耐濺射、絕緣性能好,滿足了推力器對陶瓷腔體材料的要求。
氮化硼是由等量的硼元素和氮元素組成的一種化合物,具有高耐熱性、高導熱性、高化學穩定性、與多種金屬不浸潤等諸多優異的物理化學特性,因而在冶金、機械、電子和航空航天等高科技領域具有十分廣闊的應用前景。
自蔓延技術
自蔓延技術是傳統的無機合成方法,其利用外部提供必要的能量誘發高放熱化學反應,體系局部發生反應形成化學反應前沿,化學反應在自身放出熱量的支持下快速進行,燃燒波蔓延整個體系。
水熱合成法
水熱合成法是在高壓釜的高溫高壓反應環境中,以水為反應介質,使難溶或不溶的物質溶解,同時還可進行重結晶。水熱技術在封閉容器中進行,溫度相對較低,避免了組分揮發,常被用于在低溫下合成立方氮化硼。
苯熱合成法
苯熱合成法是一種低溫納米材料合成方法,苯的共軛結構穩定,是溶劑熱合成的優良溶劑,雖然反應溫度只有450℃,但可以在相對較低的溫度和壓力下制備出通常在極端條件下才能制得的和存在的亞穩相。
碳熱合成技術
碳熱合成技術是在碳化硅表面上,以硼酸為原料,碳為還原劑,氨氣氮化得到氮化硼的方法。碳熱合成技術所得產物純度很高,對于復合材料的制備具有很大的應用價值。
離子束濺射技術
利用離子束濺射沉積技術可以得到立方氮化硼和六方氮化硼的混合產物。雖然該方法雜質較少,但反應條件難以控制,產物的形態也難以控制。
高溫高壓合成法
在溫度接近或高于1700℃,最低壓強在11~12GPa時,純六方氮化硼會直接轉變成立方氮化硼,使用催化劑可大幅度降低轉變溫度和壓力。常用的催化劑為有硼酸銨鹽、無機氟化物、堿和堿土金屬、堿和堿土氮化物、堿土氟代氮化物等,雖然添加催化劑可大大降低轉變溫度和壓力,但所需溫度和壓力還是較高,且制備設備復雜、成本高,工業應用因而受限。
化學氣相合成法
脈沖等離子體技術在低溫低壓下制備立方氮化硼膜所用設備簡單,工藝易于實現,因此迅速發展。熱化學氣相沉積的實驗裝置一般由耐熱石英管和加熱裝置組成,基體既可以通過加熱爐加熱,也可以通過高頻感應加熱,反應氣體在高溫基體表面發生分解,同時發生化學反應沉積成膜。
激光誘發還原法
用激光作為外加能源,誘發反應前驅體之間的氧化還原反應,并使硼和氮結合生成氮化硼,但得到的也是混合相。
氮化硼陶瓷材料因其獨特的物理化學性能被應用在多個領域,但路漫漫而修遠,在科學家的不懈努力下,氮化硼復合基陶瓷必將迎來更加廣闊的發展應用前景。
來源:中國粉體網
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