复合材料用碳化硼的优点有哪些

 

　　一、高硬度与耐磨性

 

　　碳化硼具有较高的硬度，其莫氏硬度约为9.3至9.5，仅次于金刚石和立方氮化硼。这种高硬度特性使得碳化硼在复合材料中能够有效抵抗磨损和划痕，提高复合材料的耐磨性和使用寿命。

 

　　二、高熔点与抗高温性

 

　　碳化硼的熔点非常高，约为2350°C至3000°C，能够在高温环境下保持良好的稳定性和完整性。这一特性使得碳化硼在高温应用中具有优异的性能，如高温炉具、喷嘴等。在复合材料中，碳化硼能够增强材料的抗高温性能，使其在高温环境下仍能保持优异的力学性能。

 

　　三、优异的热导性

 

　　碳化硼具有较高的热导率，可达到140-270 W/m·K，比大多数金属和合金还要高。这使得碳化硼在高温条件下能够快速传导热量，有效降低热应力和热冲击，从而提高复合材料的耐热性能。

 

　　四、化学稳定性好

 

　　碳化硼在大多数化学物质的腐蚀下表现出较好的稳定性。它不易受到酸、碱、溶剂和大多数气体的侵蚀。这一特性使得碳化硼在复合材料中能够抵抗化学腐蚀，保护基体材料不受损害。

 

　　五、良好的中子吸收能力

 

　　碳化硼可以吸收大量的中子而不会形成任何放射性同位素，因此它在核能发电场和核工业中是理想的中子吸收剂。在复合材料中，碳化硼的这一特性使其能够用于热中子屏蔽和吸收材料，如乏燃料水池或乏燃料贮存、运输容器中。

 

　　六、轻质与强度高

 

　　碳化硼的密度相对较低，约为2.52 g/cm³，比铁和钢要轻。尽管如此，碳化硼仍具有强度高和刚性好，具备优异的力学性能。这使得碳化硼成为制造轻质结构件和复合材料的理想选择。

 

　　七、低热膨胀系数

 

　　碳化硼具有较低的热膨胀系数，约为4.5-6.0×10^-6/K，在高温下仍能保持稳定。这种特性使碳化硼在复合材料中不易发生热应力和热裂纹等问题，具有优越的热稳定性。

 

　　八、良好的辐射抗性

 

　　碳化硼对辐射具有较高的抵抗能力。它在核工业和航空航天等辐射环境中表现出良好的稳定性和抗损伤性能。这使得碳化硼在核反应堆、航天器材和核医学设备等领域中得到广泛应用。

 

　　九、半导体导电性

 

　　碳化硼还是一种p型半导体材料，即使在很高的温度下也可保持半导体特性。这一特性使得碳化硼在电子器件和半导体材料领域具有潜在的应用价值。