第1章 绪论

1.1 TiB₂陶瓷的性能和特点

二硼化钛（TiB₂）是由硼与钛所形成的C32型化合物，属六方晶系的准金属化合物，B—B键呈六角形网，B—B原子间的距离相对较小，其对二硼化钛的稳定性起决定性作用^[1]。C32型化合物具有熔点高、硬度大、耐热性和耐磨性好、抗化学腐蚀能力强等特点。对于TiB₂来说，其熔点高达2980℃，维氏硬度约为34GPa，且高温下可保有较高的硬度，线胀系数为8.1×10^-6/K，电阻率为1.0×10^-7Ω·m，热导率为24W/（m·K），弹性模量为530GPa，密度为4.52g/cm³；在空气中的抗氧化温度高达1000℃，且其化学稳定性与耐蚀性良好，在HCl和HF酸中比较稳定^[2，3]。此外，TiB₂中的硼原子面和钛原子面形成二维网状结构，B原子间以共价键相结合，且在硼与钛所形成的化合物中，TiB₂的共价性最明显，多余的电子形成共轭大π键。TiB₂硼原子的层状排布类似于石墨的片层结构，这种结构与Ti外层的电子共同决定了TiB₂具有良好的导电性和金属光泽；同时，硼原子面和钛原子面之间所形成的Ti—B键决定了TiB₂具有高硬度和大的脆性^[4，5]。

由于TiB₂具有高的熔点、高硬度、良好的耐热性和耐磨性、强的抗化学腐蚀能力，以及密度小等特点，它可作为航空航天和工业工程领域中重要的高温度结构材料，近年来得到了国内外学者的广泛重视。由于制备纯TiB₂陶瓷材料所需的烧结温度较高，烧结过程中材料难以致密化，且最终所制备的TiB₂陶瓷材料的密度较低、抗弯强度低、脆性大^[6-8]，这些制约着TiB₂陶瓷材料的广泛应用。为了充分利用TiB₂陶瓷材料的优点，克服其烧结温度高、难以致密化，以及抗弯强度低和脆性大的缺点，目前主要通过多元复合的方法来制备各类高性能陶瓷部件。