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二硼化钛是什么材料? 1

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二硼化钛是一种具有C32型结构的准金属化合物,属于六方晶系。其晶体结构由硼原子面和钛原子面交替排列形成二维网状结构,硼原子与其他三个硼原子通过共价键相结合,形成大π键。这种特殊的结构赋予二硼化钛良好的导电性和金属光泽,同时硼原子面和钛原子面之间的Ti-B键决定了其高硬度和脆性。

二硼化钛的性状图.jpeg

二硼化钛粉末呈灰色或灰黑色,是已知世界十大熔点最高材料中排名第六的材料。它在空气中能抵抗高达1100℃的氧化,具有优异的理化性能,包括高硬度、化学稳定性、导电导热性以及高温下的机械力学性能。

如何制备二硼化钛?

1.直接合成法

通过将钛粉和硼粉放入高温反应器中进行直接化合生成二硼化钛。这种方法的反应温度需要达到2000℃以上,原料价格较高,工艺难以控制,且反应不完全,导致生成的TiB2纯度较低,可能还会生成其他化合物如TiB、Ti2B等。

2.硼热法

使用TiO2和非晶硼作为原料,在球磨机中进行球磨过程,反应温度不超过1100℃,最终生成二硼化钛。

3.熔融电解法

将钛的氧化物与碱金属硼酸盐和氟酸盐在熔融电解条件下反应,生成二硼化钛。

4.辅助浸没金属法

通过将钛、硼和铝等金属进行反应,生成二硼化钛。

5.碳热法

使用碳热还原法或碳化硼法将TiO2与碳和硼化合物反应,生成二硼化钛。

6.自蔓燃法

通过将TiO2、Mg和B2O3反应,生成二硼化钛,然后再与硝酸镁反应,生成最终的二硼化钛。

7.气相沉积法

使用TiCl4、BCl3和H2在特定条件下反应,生成二硼化钛。

8.溶胶-凝胶法

使用钛和硼的无机盐为原料,采用溶胶-凝胶法制备二硼化钛。

二硼化钛的应用领域有哪些?

1.由于二硼化钛具有优异的导电性能和抗熔化金属侵蚀能力,可用于制作蒸发器皿、熔化金属坩埚、铝电解槽阴极、火花塞以及其他电极和触头材料。

2.二硼化钛的硬度仅次于金刚石和立方氮化硼,同时具有出色的高温特性,适用于制作耐磨部件、切割刀具、模具、喷嘴和密封件等在高温苛刻环境下工作的材料。此外,将二硼化钛镀在这些器件表面可以提高其耐磨程度和使用寿命。

3.二硼化钛的低密度和其他优良特性使其成为军备材料的理想选择。

4.将二硼化钛作为晶粒细化和颗粒强化添加剂加入铝基、铜基钛铝合金和铁基材料中,可以显著改善材料的机械力学和理化特性。

5.二硼化钛可以与SiC、AIN、BN、TiC等非氧化陶瓷复合,也可以与Al2O3等氧化物陶瓷材料复合。大量实际结果表明,这些新的复合材料具有更高的机械强度和抗破裂韧性。

6.将二硼化钛颗粒掺入高性能树脂中,可以制成PTC发热陶瓷和柔性PTC材料。这些材料具有安全省电、易加工成型等特点,是家用电器的关键高新技术材料,如电熨斗、电热毯、电烤箱、食具和被服干燥机以及空调器热风暖房等。

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