化學(xué)性質(zhì)
名稱； 碳化硼 |
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IUPAC英文名 | Boron carbide |
別名 | B4-C、B4C、黑鉆石、一碳化四硼 |
CAS號(hào) | 12069-32-8 |
化學(xué)式 | B4C |
摩爾質(zhì)量 | 55.255 g mol |
外觀 | 黑色粉狀 |
密度 | 2.52 g/cm （固） |
熔點(diǎn) | 2350 °C (2623.15 K) |
沸點(diǎn) | >3500 °C (>3773.15 K) |
在水中的 溶解度 | 不可溶 |
晶體結(jié)構(gòu) | 菱方 |
主要危險(xiǎn) | 有害，刺激性 |
物理化學(xué)性質(zhì)
與酸、堿溶液不起反應(yīng)，具有高化學(xué)位、中子吸收、耐磨及半導(dǎo)體導(dǎo)電性。是對(duì)酸最穩(wěn)定的物質(zhì)之一，在所有濃或稀的酸或堿水溶液中都穩(wěn)定。碳化硼在空氣環(huán)境下中800℃以下是基本穩(wěn)定的，由于其在更高的溫度氧化形成的氧化硼呈氣相流失，導(dǎo)致其不穩(wěn)定，氧化形成二氧化碳和三氧化二硼。
當(dāng)有一些過渡金屬及其碳化物共存時(shí)，有特殊的穩(wěn)定性。在1000～1100℃條件下元素周期表中第Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ族過渡金屬與碳化硼粉末強(qiáng)烈反應(yīng)形成金屬硼化物。不過，在更高的反應(yīng)溫度下，文獻(xiàn)報(bào)道指出碳化硼容易氮化或者和過渡金屬氧化物反應(yīng)，形成相應(yīng)的氮化硼、以及硼化物，這種硼化物以稀土和堿土金屬六硼化物為多。
氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀熔融時(shí)，碳化硼容易分解，并進(jìn)行硼含量的測定。
它的莫氏硬度約為9.5，是已知的繼金剛石和立方相氮化硼之后第三種最硬的物質(zhì)，其硬度高于碳化硅。
由于制備手段的因素，碳化硼容易形成碳缺陷，導(dǎo)致硼碳比在很大的范圍內(nèi)變化而不影響其晶體結(jié)構(gòu)，這往往導(dǎo)致其理化性能的降低。這種缺陷往往難以通過粉末衍射分辨，常常需要化學(xué)滴定以及能量損失譜確定。
需要說明的是，除了B4C之外，碳化硼材料可能具有不同化學(xué)計(jì)量比， 目前已知的B：C化學(xué)計(jì)量比為4~10.5。
包裝及儲(chǔ)存
聚乙烯塑料盒包裝，貯存于清潔干燥的庫房中。
安全信息
危險(xiǎn)品標(biāo)志 Xn
危險(xiǎn)類別碼 20
安全說明 22-36/37/39-38
WGK Germany 3
RTECS號(hào)ED7420000
TSCA Yes
海關(guān)編碼 28499010
合成方法
碳化硼最初在美國化學(xué)會(huì)志報(bào)道，是通過電爐中焦炭和氧化硼反應(yīng)得到的，這種制備手段也是目前工業(yè)生產(chǎn)所采用的辦法。
2B2O3+7C=B4C+6CO
上下游產(chǎn)品信息
表征圖譜
相關(guān)文獻(xiàn)
用途
控制核裂變
碳化硼可以吸收大量的中子而不會(huì)形成任何放射性同位素，因此它在核能發(fā)電場里他是很理想的中子吸收劑，而中子吸收劑主要是控制核分裂的速率。碳化硼在核反應(yīng)爐場里主要是做成可控制的棒狀，但有的時(shí)候會(huì)因?yàn)橐黾颖砻娣e而把它制成粉末狀。
1986年切爾諾貝利核事故時(shí)，俄羅斯投下了近2000噸碳化硼和沙子后，最終使反應(yīng)堆中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)停止。
研磨材料
由于碳化硼在很久以前它已經(jīng)作為一種粗砂研磨材料。由于它本身熔點(diǎn)高，不易鑄成人工制品，但是通過高溫熔煉粉末，它可以加工成簡單的形狀。用于硬質(zhì)合金、寶石等硬質(zhì)材料的磨削、研磨、鉆孔及拋光。
涂層涂料
碳化硼還可以作為軍艦和直升機(jī)的陶瓷涂層，其重量輕并且有抵抗穿甲彈穿透熱壓涂層成整體防層的能力。
噴嘴
在軍火工業(yè)中可用作制造槍炮噴嘴。碳化硼，極硬又耐磨，與酸堿不起反應(yīng)，耐高/低溫,耐高壓，密度≥2.46g/cm3;顯微硬度≥3500kgf/mm2，抗彎強(qiáng)度≥400MPa，熔點(diǎn)為2450℃。
因?yàn)樘蓟饑娮炀哂械囊陨夏湍ジ哂捕鹊奶攸c(diǎn),碳化硼噴砂嘴將逐漸取代已知的硬質(zhì)合金/鎢鋼和碳化硅、氮化硅、氧化鋁、氧化鋯等材質(zhì)的噴砂嘴。
其他
碳化硼還用于金屬硼化物的制造以及冶煉硼鈉、硼合金和特殊焊接等。
