摘要：二硼化鋯陶瓷因為具有高熔點、高硬度、高熱導率、高耐沖蝕性能、高化學穩(wěn)定性等優(yōu)異的性能，作為一種高溫結構材料越來越受到人們的青睞。但實際大規(guī)模批量生產的過程中，卻遇到了多種的困難。本文將對二硼化鋯陶瓷從實驗室階段到全面產業(yè)化的難點做進一步的解析。

　　國內缺乏優(yōu)質的二硼化鋯粉體供應商

　　清華大學謝志鵬教授認為，雖然我國從事先進結構陶瓷材料的研發(fā)和產業(yè)化的歷程比較長，也取得了一定的成就，但是從產業(yè)鏈的角度來看，許多結構陶瓷廠商的產品還處于中低端的水平，總體上和發(fā)達國家還有一定的距離。

　　這集中體現為國內粉體生產商存在的普遍問題——粉體制品較大的分散性和不穩(wěn)定性，這直接影響了下游批量規(guī)模化生產的陶瓷制品性能的穩(wěn)定性和可靠性。二硼化鋯粉體的制備方法主要包含:固相法、氣相法、機械化學法。工業(yè)用的一種合成方法為碳熱還原法，它屬于固相法一類。通產采用二氧化鋯、碳化硼、碳為原料，在真空感應爐和電弧爐中完成二硼化鋯粉體的工業(yè)合成，一般情況下，制備粉體的質量、純度和粒度比較理想。目前大量文獻報道的二硼化鋯粉體的制備都是實驗室合成的，工業(yè)上超高溫陶瓷用二硼化鋯粉末是從德國H.C.Starck公司進口。

　　抗氧化性差和燒結工藝不成熟掣肘二硼化鋯陶瓷的廣泛應用

　　雖然二硼化鋯陶瓷性能優(yōu)異，受到了人們的一致認可，但是采用的燒結工藝制備不成熟，而且高溫制成后容易發(fā)生氧化反應。因此，獲得價格低廉性能穩(wěn)定的二硼化鋯陶瓷是比較困難的，這些都掣肘二硼化鋯陶瓷的廣泛應用。

　　就目前的工藝現狀來看，可以考慮往二硼化鋯陶瓷添加與之匹配的材料使之成為復合材料改善其燒結性能，增加高溫抗氧化性，提高強度。

　　為了提高二硼化鋯陶瓷的高溫抗氧化性，可以添加一種比二硼化鋯更容易氧化的物質，使其先于二硼化鋯發(fā)生氧化，從而起到了保護主體材料的作用。另外也可以通過熱處理工藝，使其表面形成保護膜，它比氧化硼更加穩(wěn)定，從而阻止了整體的進一步氧化。

　　燒結致密化的主流工藝包含四種：熱壓燒結、放電等離子燒結、反應熱壓燒結、無壓燒結。它們有各自的優(yōu)缺點，如表1所示。目前優(yōu)化燒結致密化流程，達到成本降低性能提高的可行方法是：加入燒結助劑，如稀土元素或者硼化物；使用原位反應技術或者自蔓延燃燒技術；采用合適的熱處理工藝，使晶界玻璃再結晶。

表1 二硼化鋯陶瓷材料的燒結致密化方法優(yōu)缺點對比

(來源：公開資料整理)

　　二硼化鋯陶瓷部分理論研究和應用開發(fā)程度都不夠深入

　　通常情況下，二硼化鋯陶瓷都被作為高溫結構材料。但其還具有很高的電導率和導熱率，所以二硼化鋯陶瓷很有潛力能夠成為熱學或電學方面的功能材料。應該加大在這方面的研究和開發(fā)，充分發(fā)揮其優(yōu)點以拓展應用領域。從而對上游產業(yè)鏈起到積極的推動作用，各個梯度的產品形成大規(guī)模量產，價格自然就會下降，以此形成了一個良性的產業(yè)循環(huán)。

　　結語

　　二硼化鋯陶瓷因為具有高熔點、高硬度、高熱導率、高耐沖蝕性能、高化學穩(wěn)定性等優(yōu)異的性能，被廣泛地應用為高溫結構材料。目前，介紹實驗室階段制備二硼化鋯陶瓷的方法非常多，然而，從實驗室階段到制備技術的全面產業(yè)化存在很多客觀難題。從產業(yè)鏈的角度看，國內缺乏優(yōu)質的二硼化鋯粉體供應商，制造高性能的二硼化鋯陶瓷需要依賴進口原料。從市場的角度看，抗氧化性差和燒結工藝不成熟在無形中抬高了二硼化鋯產品的價格，掣肘二硼化鋯陶瓷的廣泛應用。從技術的角度看，二硼化鋯陶瓷部分理論研究和應用開發(fā)程度都不夠深入，使其部分熱學和電學潛在特性沒有受到市場的重視，也限制了其進一步的發(fā)展。