俄科学家发现生产超硬陶瓷的新方法

托木斯克理工大学的科学家们创造并实验测试了一种合成超硬材料——二硼化钛的新方法，这种材料可用于核反应堆、铝冶炼和其他高科技工业领域。据科学家介绍，合成新方法的特点是比类似方法的合成率更高，而且无需使用复杂昂贵的真空炉就能获得纯净的产品。二硼化钛（TiB2）是一种高温超硬陶瓷化合物，其硬度仅次于金刚石，具有优异的导热性、抗氧化性、耐盐酸和氢氟酸性、耐磨性和导电性。相关成果发表在《材料化学与物理学》（MaterialsChemistryandPhysics）杂志上。据托木斯克理工大学(NationalResearchTomskPolytechnicUniversity)的科学家介绍，二硼化钛可用于制造核反应堆和铝生产电解装置的中子吸收材料。可以将二硼化钛添加到耐热合金中，用于生产耐火陶瓷、高强度表面涂层、高温半导体和电流棒。这种化合物也可以应用于机械加工、汽车和航空工业。二硼化钛的合成通常是在相对较高的温度下（1600-1700℃）在真空高温炉中进行的，这需要消耗极高的能量。另一种方法是电弧法，通常用于合成陶瓷材料。反应区内的电弧放电等离子体可提供合成材料所需的温度。电弧合成通常在惰性气体环境中进行。但这种方法需要密封舱、真空泵和其他相关组件，从而增加了产品成本。托木斯克理工大学能源行业先进材料青年实验室的科学家们提出了在露天无真空电弧合成法中用金属钛和无定形硼粉末生产二硼化钛的方案。他们认为，一氧化碳在反应区会发生自屏蔽，这降低了合成成本，简化了电弧反应器的设计并提高了生产率。此外，由于温度高，产品的纯度很高，不需要额外的去除杂质的操作。托木斯克理工大学能源行业先进材料实验室初级研究员阿里纳·斯维努霍娃表示：“电弧法生产二硼化钛的特点是没有保护气，需要真空设备来实现合成。这不是获得这种材料的最经济的方法，但它可以在一个合成周期内获得纯净的二硼化钛粉末。而通过其他方法获得的粉末则需要去除杂质。这个过程可能需要几个小时到几天的时间。”©托木斯克理工大学 托木斯克理工大学能源行业先进材料实验室初级研究员阿里纳·斯维努霍娃

托木斯克理工大学能源行业先进材料实验室初级研究员阿里纳·斯维努霍娃©托木斯克理工大学她指出，这种合成物质还适用于制造金属陶瓷复合材料，即在金属基体中加入二硼化钛粉末作为填料。例如，它可用于3D打印中的添加技术，即使用二硼化钛粉末进行打印。此外，这种电弧技术还可用于太阳能电池板的再加工。获得二硼化钛粉末的方法已申请专利。这项研究是在“科学与大学”国家项目和“青年实验室”国家任务的框架内进行的。