摘要：隨著科學技術的迅猛發(fā)展，諸如遠程導彈、火箭、航天飛機、宇宙飛船和超音速飛機等飛行器正朝著更高速、更大推力、更高空和更安全的方向發(fā)展，這對飛行器的各項性能提出了更高的要求。由于飛行器與大氣層劇烈摩擦，產(chǎn)生大量熱量，首先要提高的是飛行器材料的耐高溫性能，耐高溫材料包括難熔金屬、碳化物、碳碳材料以及硼化物等。二硼化鋯陶瓷因為具有極高的熔點、高硬度、高強度、高的耐沖蝕性能、高的化學穩(wěn)定性、高的電熱導率等優(yōu)點，被廣泛應用于各個領域。本文將對二硼化鋯陶瓷材料的市場應用現(xiàn)狀做進一步解析。

　　最早的應用始于軍工和航天領域

　　在上世紀60年代，在美國空軍的支持下美國開始研制耐高溫陶瓷材料，當時美國空軍對于二硼化鋯陶瓷的研制是因為彈道導彈防熱降溫的需求，傳統(tǒng)彈頭通過燒蝕材料的溶解蒸發(fā)帶走大量熱量實現(xiàn)降溫。但是這樣會破壞彈頭的氣動外形，增加空氣阻力。如果采用耐高溫陶瓷，將極大地改善熱防護系統(tǒng)隨飛行器在大氣層中高速飛行中的穩(wěn)定性。

　　2003年，美國航天飛機“哥倫比亞”號升空后爆炸，隨后，為了保障航天飛機的安全，美國宇航局決定開發(fā)新一代可以耐受3000℃高溫的陶瓷材料，主要是以二硼化鋯、二硼化鉿為主的復合陶瓷阻燃材料。

　　作為耐火材料的應用最為廣泛

　　二硼化鋯陶瓷是性能優(yōu)異的耐火材料，且應用非常廣泛。目前，工業(yè)上常見的應用包括：制作鋼水連續(xù)測溫套管和連續(xù)鑄鋼浸入式水口。

　　在連續(xù)鑄造生產(chǎn)過程中，相對以往浸入式水口渣線材料，二硼化鋯耐火材料替代之后，提高了水口的抗鋼水侵蝕和抗剝落等性能。但是在一定程度上，仍然存在較強的侵蝕和氧化鋁堆積等問題。而添加二硼化鋯材質(zhì)的水口保護環(huán)具有抗鋼水侵蝕強和耐高溫的優(yōu)點，從而提高了水口的使用壽命。因為在高溫下，二硼化鋯氧化生成低熔點的液相三氧化二硼，并且與二氧化鋯進行反應，從而提高了液相的粘度，保證了材料的抗侵蝕性和耐剝落性。通過控制適當?shù)牧６群驮吓浔龋阅苊黠@高于二氧化鋯材質(zhì)的耐火材料。

　　在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，大量的實踐證明：往水口磚、耐火磚和澆注料添加二硼化鋯與金屬材料，相關產(chǎn)品的抗氧化性、耐腐蝕性和抗熱震性等性能都將大大提高。

　　可替代傳統(tǒng)不耐磨損的碳質(zhì)電極

　　傳統(tǒng)碳電極和銅電極在面臨高磨損的情況時，需要頻繁更換，使連續(xù)作業(yè)頻繁中斷，因此，就不太適合應用于材料制備、加工、成型中常見的熱等離子體加工技術。二硼化鋯具有高硬度和高熔點的特點，而銅具有低熔點和高導熱的特點，采用一定的方法制作的兩者復合電極，經(jīng)過性能測試，能夠很好地滿足耐磨損連續(xù)作業(yè)的需求。

　　又能作為極端的環(huán)境下的熱電偶材料

　　二硼化鋯和石墨通常被組合起來制造套管式熱電偶材料，因為二硼化鋯是通過電子導電，電阻較低，適用于制造觸點和電極材料。在工程試驗中，如果置于1200～1600 ℃的氧化氣氛中，熱電勢數(shù)值較大，熱電勢隨溫度變化呈單值函數(shù)，線性較好。通過反復多次測量，其最大變化為所測溫度的0.5%~1%。可見，在一些金屬熱電偶不適用的特殊場合連續(xù)測溫中，二硼化鋯基的熱電偶材料能發(fā)揮很好的作用。

　　用作耐磨涂層應用于切削工具中

　　由于二硼化鋯硬度極高，因此是很好的耐磨涂層材料，在刀具和切削工具中有較好的應用。如ZrB₂-B₄C質(zhì)復合材料，其低共熔點溫度為2200℃左右(含B₄C摩爾分數(shù)約65% )，將B₄C加入到ZrB₂中可以提高制品的硬度，這種復合材料主要用作耐磨材料與磨具。

　　另外，在耐腐蝕和抗氧化薄膜方面也有一定的應用，比如國外研究人員將其應用在光熱太陽能中。

　　結語

　　二硼化鋯陶瓷因為具有高熔點、高硬度、高強度、高耐沖蝕性能、高化學穩(wěn)定性、高電熱導率等優(yōu)點被廣泛應用于各個領域，最早的應用始于軍工和航天領域，作為耐火材料的應用最為廣泛，又可替代傳統(tǒng)不耐磨損的碳質(zhì)電極，能作為極端的環(huán)境下的熱電偶材料，可用作耐磨涂層應用于切削工具中。當然，其應用領域還在不斷擴展。