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俄科學家發現生產超硬陶瓷的新方法

俄科學家發現生產超硬陶瓷的新方法

俄羅斯衛星通訊社

托木斯克理工大學的科學家們創造並實驗測試了一種合成超硬材料——二硼化鈦的新方法，這種材料可用於核反應堆、鋁冶煉和其他高科技工業領域。據科學家介紹，合成新方法的特點是比類似方法的合成率更高，而且無需使用複雜昂貴的真空爐就能獲得純淨的產品。 2024年10月8日, 俄羅斯衛星通訊社

2024-10-08T09:00+0800

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二硼化鈦（TiB2）是一種高溫超硬陶瓷化合物，其硬度僅次於金剛石，具有優異的導熱性、抗氧化性、耐鹽酸和氫氟酸性、耐磨性和導電性。相關成果發表在《材料化學與物理學》（Materials Chemistry and Physics）雜誌上。據托木斯克理工大學(National Research Tomsk Polytechnic University) 的科學家介紹，二硼化鈦可用於製造核反應堆和鋁生產電解裝置的中子吸收材料。可以將二硼化鈦添加到耐熱合金中，用於生產耐火陶瓷、高強度表面塗層、高溫半導體和電流棒。這種化合物也可以應用於機械加工、汽車和航空工業。二硼化鈦的合成通常是在相對較高的溫度下（1600-1700℃）在真空高溫爐中進行的，這需要消耗極高的能量。另一種方法是電弧法，通常用於合成陶瓷材料。反應區內的電弧放電等離子體可提供合成材料所需的溫度。電弧合成通常在惰性氣體環境中進行。但這種方法需要密封艙、真空泵和其他相關組件，從而增加了產品成本。托木斯克理工大學能源行業先進材料青年實驗室的科學家們提出了在露天無真空電弧合成法中用金屬鈦和無定形硼粉末生產二硼化鈦的方案。他們認為，一氧化碳在反應區會發生自屏蔽，這降低了合成成本，簡化了電弧反應器的設計並提高了生產率。此外，由於溫度高，產品的純度很高，不需要額外的去除雜質的操作。托木斯克理工大學能源行業先進材料實驗室初級研究員阿里納·斯維努霍娃表示：“電弧法生產二硼化鈦的特點是沒有保護氣，需要真空設備來實現合成。這不是獲得這種材料的最經濟的方法，但它可以在一個合成週期內獲得純淨的二硼化鈦粉末。而通過其他方法獲得的粉末則需要去除雜質。這個過程可能需要幾個小時到幾天的時間。”她指出，這種合成物質還適用於製造金屬陶瓷復合材料，即在金屬基體中加入二硼化鈦粉末作為填料。例如，它可用於3D打印中的添加技術，即使用二硼化鈦粉末進行打印。此外，這種電弧技術還可用於太陽能電池板的再加工。 獲得二硼化鈦粉末的方法已申請專利。這項研究是在“科學與大學”國家項目和 “青年實驗室”國家任務的框架內進行的。

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