硼化锆 | 12045-64-6

• 物质功能分类: 无机化工 - 无机盐 - 硼化物、硼酸盐和过硼酸盐
• 分子结构分类: 无机化合物 - 混合金属/非金属化合物 - 类金属盐
• 中文名称: 硼化锆
• 英文名称: zirconium diboride
• 英文别名: zirconium boride
• CAS: 12045-64-6
• 化学式: B₂Zr
• 分子量: 112.846
• InChiKey: VWZIXVXBCBBRGP-UHFFFAOYSA-N

物化性质

• 熔点：
  3100-3500°C
• 密度：
  6,1 g/cm3
• 暴露限值：
  ACGIH: TWA 5 mg/m3; STEL 10 mg/m3NIOSH: IDLH 25 mg/m3; TWA 5 mg/m3; STEL 10 mg/m3
• 稳定性/保质期：

  耐高温，无论在常温还是高温环境下，其强度都非常高。它具有良好的耐热震性能，电阻低，并且在高温下具有很好的抗氧化能力。

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -0.76
• 重原子数：
  3
• 可旋转键数：
  0
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.0
• 拓扑面积：
  0
• 氢给体数：
  0
• 氢受体数：
  0

安全信息

• TSCA：
  Yes
• 危险等级：
  4.1
• 危险品标志：
  Xn
• 安全说明：
  S36
• 危险类别码：
  R20/21/22
• WGK Germany：
  3
• 危险品运输编号：
  UN3178
• RTECS号：
  ZH7150000
• 包装等级：
  III
• 危险类别：
  4.1
• 储存条件：
  常温下应保持密闭、阴凉、通风和干燥的环境。二硼化锆采用铁桶包装，确保桶盖严密牢固。

制备方法与用途

陶瓷材料

目前，能够胜任极端环境要求的材料主要集中在高熔点硼化物、碳化物如ZrB₂、HfB₂、ZrC、HfC和TaC等组成的超高温陶瓷材料（UHTCs）。在这些超高温陶瓷材料体系中，硼化锆粉因其较低的相对密度（6.09 g/cm³）、高熔点（3245℃）、高强度（莫氏硬度为9，显微硬度为22.1 GPa）、良好的导热性（热导率为23～25 W/(m·K)）和优异的导电性（常温电导率约为1×10⁸ S/m），而在高温结构陶瓷材料、陶瓷基复合材料等领域中得到广泛应用。

用途

硼化锆粉超高温陶瓷已广泛用于各种高温结构及功能材料，如航空工业中的涡轮叶片、磁流体发电电极等。作为隔热用的硼化锆粉材料，应具有优良的耐热冲击性能，而现有的硼化锆粉不能满足此要求。相比之下，原始颗粒为片状或棒状的粉末制备的陶瓷材料，在耐热冲击性能方面优于球形颗粒制备的陶瓷材料。

应用

硼化锆粉具有低密度、高熔点、高强度、高比刚度、良好的导热性、优异的导电性、优良的抗烧蚀性和抗氧化性等优良性能，被认为是极具发展前景的结构/功能一体化材料之一。硼化锆粉已在航空航天、军工制造、冶金矿产和机械加工等领域得到广泛应用。当前制备硼化锆陶瓷的主要方法是将硼化锆粉末在高温及高压条件下进行烧结。因此，制备高纯度且具有良好烧结性能的硼化锆粉末对于充分发挥其巨大应用价值至关重要。

制备

硼化锆粉体主要通过ZrO₂粉体与炭黑或石墨粉体碳热还原法制得，反应方程式如下： 3ZrO₂ + B₄C + 8C + B₂O₃ = 3ZrB₂ + 9CO↑

上述反应过程属于固-固反应类型，反应进程由物质扩散控制。此方法的缺点是氧化锆粉体和炭黑或石墨粉体混合不均匀且活性较低，导致氧化锆还原不完全成为产物杂质。此外，残存在硼化锆粉末中的炭黑或石墨粉末在脱碳时需要较高温度（大于600℃）才能使C生成一氧化碳或二氧化碳排出，这会导致粉体中氧含量增加，从而降低硼化锆粉末的质量。

化学性质

硼化锆为灰色结晶或粉末状物质，相对密度6.085，熔点3245℃。它耐高温，在常温和高温下强度均很高，并具有良好的抗热震性及低电阻率，在高温下抗氧化能力强。

用途

硼化锆粉一般用于复合材料、切削工具和电气及电子元件。其特殊性能使其适用于宇航耐高温材料、耐磨光滑的固体材料、切削工具、温差热电偶保护管以及电解熔融化合物的电极材料，尤其适合用作滚动轴承滚珠表面。

生产方法

制备硼化锆的方法主要有四种：(1) 金属锆和硼直接反应；(2) 碳化硼法；(3) 碳还原法；(4) 气相沉积法。工业合成硼化锆主要采用碳化硼法和碳还原法制备，其化学方程式为： 3ZrO₂ + B₄C + 8C + B₂O₃ = 3ZrB₂ + 9CO

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  硼化锆 、 苯酚 生成 碳酸二苯酯
  参考文献：
  名称：

  Process for the production of aryl carbonates

  摘要：

  含有芳香酯基团的碳酸盐可以通过将芳香单羟基化合物与光气或芳香单羟基化合物的氯碳酸酯反应而制得，反应温度在50°C到450°C范围内，压力在0.05到20巴范围内，并在类似金属的硬材料（陶瓷前体）的存在下作为异相催化剂。

  公开号：

  US05679825A1
• 作为试剂：
  描述：

  氯甲酸苯酯 、 苯酚 在 硼化锆 作用下， 反应 2.0h， 以54.9 g of diphenyl carbonate were formed的产率得到碳酸二苯酯
  参考文献：
  名称：

  Process for the production of aryl carbonates

  摘要：

  含芳香酯基的碳酸酯可以通过将芳香单羟基化合物与光气或芳香单羟基化合物的氯碳酸酯反应而制得。在存在具有金属样性质（陶瓷前体）的硬质材料作为异相催化剂的情况下，使用温度在50℃至450℃范围内，压力在0.05至20巴范围内。

  公开号：

  US05679825A1