碳化硼粉末的制备方法_李蓓

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碳化硼的生产工艺

碳化硼的生产工艺碳化硼是一种重要的无机材料，具有高硬度、高熔点、高热导率、良好的化学稳定性等优良特性，在陶瓷、电子、冶金等领域得到广泛应用。

以下将详细介绍碳化硼的生产工艺。

碳化硼的生产工艺主要有四种方法：热解法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法和高温合成法。

1. 热解法：热解法是最早采用的碳化硼生产方法。

该方法是将碳和硼混合后，在高温下进行热解反应。

首先，将所需的碳化硼原料粉末与适量的煤焦粉混合均匀，再放入高温炉中加热。

随着温度的升高，反应开始产生，生成碳化硼。

最后，通过冷却和粉碎等处理，得到所需的碳化硼粉末。

2. 化学气相沉积法：化学气相沉积法是一种在气体中加热化学反应来制备碳化硼的方法。

该方法使用反应物来在高温条件下进行表面化学反应，并在表面沉积出碳化硼薄膜。

首先，将硼源和碳源的混合物通过气体输送进入高温反应器，加热至适宜的温度。

在高温下，反应物分解产生碳化硼的气体，然后在基底表面沉积形成碳化硼薄膜。

3. 溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶法是一种将溶胶液转化为凝胶后再进行干燥和热处理得到碳化硼的方法。

首先，将硼酸盐和有机物混合在溶液中，形成可溶性的胶体混悬液。

随后，在适当的温度和湿度条件下，溶胶慢慢凝胶形成凝胶体。

最后，将凝胶体在高温下进行热处理，使其发生热分解反应生成碳化硼。

4. 高温合成法：高温合成法是一种在高温和高压条件下制备碳化硼的方法。

该方法利用高温下碳和硼的反应性增加，进行碳化硼的合成。

首先，将碳和硼的原料混合均匀，放入高温高压反应器中。

然后在高温高压条件下进行反应，而后冷却、卸压和粉碎等处理，最终得到所需的碳化硼产品。

总的来说，碳化硼的生产工艺有热解法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法和高温合成法等几种方法。

这些方法各有特点，可应用于不同的生产需求。

随着科技的不断发展，人们对碳化硼生产工艺的研究还在不断深入，相信未来会有更多创新的方法应用于碳化硼的制备。

碳化硼材料的制备技术

碳化硼材料的制备技术碳化硼的硬度仅次于金刚石和立方氮化硼，尤其是近于恒定的高温硬度（＞30GPa）是其它任何材料都无可比拟的，故成为超硬材料家族中的重要成员。

碳化硼为菱面体，目前被广泛接受的碳化硼模型是：B11C组成的二十面体和C-B-C链构成的菱面体结构[1～2]。

正是由于这种特殊的结合方式，碳化硼具有许多优良性能（见表1），被广泛应用于耐火材料、工程陶瓷、核工业、航天航空等领域。

本文综述了碳化硼粉末及碳化硼陶瓷的制备技术在国内外的研究现状及进展情况，并展望了其发展。

2碳化硼粉末的合成2.1 碳管炉、电弧炉碳热还原法这是合成B4C粉末的最古老的方法，早在化学计量的B4C被确定（1934年）后不久，电炉生产工业用B4C的研究就获得了成功，B4C作为磨料开始在工业上得到应用。

将硼单质或含硼的化合物与碳粉或含碳的化合物均匀混合后放在高温设备，例如电管炉或电弧炉中，通以保护气体Ar或N2气在一定温度下合成B4C粉末，其基本的化学方程式为：2B2O3（4H3BO3）+7C=B4C+6CO（g）(+3H2O（g）) 由于硼酸和硼酐分别在低温和高温下有较大的挥发性，所以通常加入过量的硼酸和硼酐，才能获得高纯和稳定的B4C粉。

碳化硼生产工艺流程和配方

碳化硼生产工艺流程和配方碳化硼的生产工艺流程通常包括原料制备、混合、成型、烧结等步骤。

下面将逐步介绍碳化硼的生产工艺流程：1. 原料制备碳化硼的原料主要包括硼酸、碳与硅酸盐等。

首先对硼酸和碳含量较低的硅酸盐进行粉碎和混合，以保证原料的均匀性。

然后经过预处理，将原料中的杂质和水分进行去除，可以采用烧结、干燥等方法。

最后将处理后的原料进行研磨，以保证原料的细度和均匀性。

2. 混合将原料经过预处理后的硼酸、碳和硅酸盐等按一定的配方比例进行混合，以保证后续工艺的稳定性和产品性能。

混合过程中需要严格控制原料的配比和混合时间，避免原料出现偏差造成产品质量的下降。

3. 成型将混合后的原料进行成型处理，通常采用压制成型或注射成型的方式。

在成型过程中需要严格控制成型压力、成型温度和成型时间，以保证产品的密度和形状的一致性。

4. 烧结成型后的碳化硼坯体需要进行烧结处理，通常采用高温热处理的方式。

在烧结过程中需要严格控制烧结温度和烧结时间，以保证产品的致密性和硬度。

烧结后的产品需要经过表面处理，如清洗、抛光等，以满足产品的表面光洁度和平整度的要求。

以上是碳化硼的生产工艺流程的基本步骤，下面将介绍一种常用的碳化硼生产配方：1. 硼酸硼酸是碳化硼的主要原料之一，其含量对产品性能具有重要影响。

在配方中，硼酸的含量通常在30%~40%之间，过高或过低的含量都会影响产品的质量和性能。

2. 碳原料碳是碳化硼的另一主要原料，其含量在配方中通常占20%~30%。

碳的品质和含量对产品的致密性和硬度具有重要影响，因此需要严格控制碳的品质和含量。

3. 硅酸盐硅酸盐是碳化硼的辅助原料，其含量在配方中通常占10%~20%。

硅酸盐的品质和含量对产品的致密性和化学稳定性具有重要影响，因此需要严格控制硅酸盐的品质和含量。

4. 综合助剂在碳化硼的生产过程中还需要添加一些综合助剂，如结合剂、增塑剂、抗变形剂等。

这些助剂可以改善原料的致密性和成型性能，提高产品的硬度和耐磨性。

高B6.5C相含量碳化硼粉末的制备工艺研究

高B6.5C相含量碳化硼粉末的制备工艺研究摘要：本文通过采用碳热还原法，研究了高B6.5C相含量碳化硼粉末的制备工艺，通过X射线分析结果证明，提高冶炼温度和延长冶炼时间是制备高B6.5C 相含量碳化硼粉末的重要手段，可获得质量分数大于85%的碳化硼粉末，其化学成分可以达到核工业级标准的要求。

关键词：B6.5C相；碳化硼；碳热还原法1. 引言碳化硼（B4C）由于其共价键的性质而具有较高的熔点、较高的硬度、耐磨性好、耐酸碱腐蚀、密度小等性质。

在碳化硼中，硼和碳同为非金属元素，且原子半径互相接近，其结合方式与一般填隙型化合物不同。

正是由于这种特殊的结合方式，使其具有很高的热中子吸收能力，可以作为核反应堆控制棒和屏蔽材料，具有热电性、自润滑性和自抛光性等性质。

在核工业中，使用碳化硼的标准比在其他方面的要求有很大的区别，通常使用的碳化硼相成分是B4C，而核工业标准要求为B6.5C。

碳化硼化合物粉末自1858年被发现以来，迄今已发现16种，即：B16C、B12C3、B12C13、B17C3、B6C、B7C、B8C、B13C2、B13C、B12C、B2C2、B3C、BC2、B11C4、B96C12和B45C2。

大多数学者认为，碳化硼化合物存在一个相当广的均相区，化学计量的B4C是一种理想情况。

B4C的基本结构是12个硼原子与3个碳原子构成单位晶胞。

其中12个硼原子构成菱形12面体，3个碳原子可以以固溶形式进入B4C晶格空隙中，这就使碳化硼化合物中硼、碳原子比可以突破4:1的界限向两边延伸，形成多种碳硼化合物[1]。

当碳原子取代硼20面体对角线上全部3个硼原子时，这时的化学式可写成B12C3，即B4C。

实际工业化生产中，碳化硼粉末的生产不仅是B4C相，还存在着B4.66C，B5.66C，B6.5C等一系列碳化硼化合物。

为了获得满足核工业级标准所要求的高B6.5C相，其质量分数超过85%的碳化硼粉末，本文通过采用电弧炉碳热还原法制备了高B6.5C相含量碳化硼粉末，通过X射线衍射法，对碳化硼粉末进行了定量分析。

由聚乙烯硼酸前驱物制备碳化硼粉末

聚乙烯醇购自ＷａｋｏＰｕｒｅ化学有限公司，其聚合度为５００，并且完全水解。聚乙烯醇（ＰＶＡ）和硼酸为原材料。
６１
ＰＶＢＯ前驱物通过ＰＶＡ和硼酸的缩合反应制备，ＰＶＡ和Ｈ３ＢＯ３的摩尔比为
ＰＶＡ — ＯＨ：Ｈ３ＢＯ３＝４．２，相当于聚乙烯醇过量５ｍｏ１％。在８０水浴锅中，将聚乙烯醇（２．４７ｇ）通过搅拌溶解在约３０ｍＬ的蒸馏水中。然后将０．７９５ｇ硼酸溶解在３０ｍｌ蒸馏水中，将其加入到聚乙烯醇溶液中，加热并不断搅拌。ＰＶＢＯ干凝胶通过在８０￣Ｃ的环境下蒸发水，并在１２０ ℃时烘干。将ＰＶＢＯ研磨得到白色粉末。将ＰＶＢＯ粉末放置在氧化铝坩埚中，在空气中４５０￣２７００ ℃热解２ｈ。将ＰＶＢＯ前驱物的热解产物放在玛瑙研钵中进行研磨，然后将粉体放在石墨器皿中，在加热到１１００ｃＣ— ｌ３ｏ０ ℃氩气环境中保温５ｈ，氩气的流速为２００ｍＬ／ｍｉｎ，升温速率为ｌ０ｏＣ／ｍｉｎ。用傅立叶变换红外光谱（ＦＴＩＲ）分析了ＰＶＢＯ前躯体和热解产物粉末，用溴化钾粉末颗粒混合后用岛津Ｐｒｅｓｔｉｇｅ２１ＦＴＩＲ红外光谱仪进行采集。热解产物和反应产物的粉末Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）采用单靶ＣｕＫ０【辐射（日本理学ＲＡＤ．Ｃ）。热解粉末的表面微观结构用扫描电镜（ＳＥＭ）观察（型号：ＦＥ．ＳＥＭ：Ｈｉｔａｃｈｉ￥４１００）。

纳米碳化硼的制备及应用

纳米碳化硼的制备及应用一，基本特性：碳化硼，别名黑钻石，是一种无机物，化学式为B4C(供应VK-BC100)，通常为灰黑色微粉。

是已知最坚硬的三种材料之一（仅次于金刚石和立方相氮化硼），用于坦克车的装甲、避弹衣和很多工业应用品中。

它的莫氏硬度约为9.5。

黑色有光泽晶体。

硬度比工业金刚石低，但比碳化硅高。

与大多数陶器相比，易碎性较低。

具有大的热能中子俘获截面。

抗化学作用强。

不受热氟化氢和硝酸的侵蚀。

溶于熔化的碱中，不溶于水和酸。

相对密度2.5左右，熔点2350℃。

沸点3500℃。

它在19世纪作为金属硼化物研究的副产品被发现，直到1930年代才被科学地研究。

碳化硼(供应VK-BC100)可由电炉中用碳还原三氧化二硼制得。

由于制备手段的因素，碳化硼容易形成碳缺陷，导致硼碳比在很大的范围内变化而不影响其晶体结构，这往往导致其理化性能的降低。

这种缺陷往往难以通过粉末衍射分辨，常常需要化学滴定以及能量损失谱确定。

需要说明的是，除了B4C之外，碳化硼(供应VK-BC100)材料可能具有不同化学计量比，目前已知的B∶C化学计量比为4~10.5。

因具有密度低、强度大、高温稳定性以及化学稳定性好的特点。

在耐磨材料、陶瓷增强相，尤其在轻质装甲，反应堆中子吸收剂等方面使用。

此外，和金刚石和立方氮化硼相比，碳化硼制造容易、成本低廉，因而使用更加广泛，在某些地方可以取代价格昂贵的金刚石、常见在磨削、研磨、钻孔等方面的应用。

二，纳米碳化硼(供应VK-BC100)的几种制备方法：1. 碳热还原法因具有密度低、强度大、高温稳定性以及化学稳定性好的特点。

在耐磨材料、陶瓷增强相，尤其在轻质装甲，反应堆中子吸收剂等方面使用。

2.自蔓延高温合成法自蔓延高温合成法，又常被称为SHS技术。

这一方法是前苏联物理化学研究所的Merzhahov等发明的。

碳化硼的制备方法

碳化硼的制备方法碳化硼（B4C）具有比重小、研磨效率高、强度高、耐高温、良好的中子吸收能力，并且化学稳定性好等特点，广泛用于硬质材料的磨削、轻质防弹装甲、核反应堆的屏蔽材料、高级耐火材料和火箭的固体燃料等各个领域，所以如何提高B4C的品质是材料工作者比较关心的热点问题之一。

1 碳热还原法碳热还原法是最早被用于制备碳化硼粉末的方法，得到碳化硼，并遵循以下原理：2B2O3（c）+7C（c）=B4C（c）+6CO（g）（1）4H3BO3（c）+7C（c）=B4C（c）+6CO（g）+6H2O（g）（2）于国强等人采用此方法制备了碳化硼粉末，讨论了硼碳比、粉碎过程和煅烧合成等工艺参数对合成粉末性能的影响。

当煅烧合成温度为1 800 ℃、保温40 min，在硼碳比為0.86的条件下制备出的碳化硼纯度最高，其总碳含量为20.7%，折算成B4C含量为101.2%，生成了少量的高硼相。

Chen X等还通过管式炉碳热还原法，用粉气流粉碎粉末制备出的碳化硼的平均粒径为20.4 μm。

碳热还原法尽管大多用于工业，但还有很多缺点，如制备过程更加复杂。

2 自蔓延高温合成法（SHS）自蔓延高温合成法是20世纪60年代发展起来的一种制备新型的无机难熔材料的工艺。

其反应过程如下。

具体步骤：按一定比例，将镁粉（或者铝粉）、碳粉和氧化硼粉末均匀混合后，压制成坯体，在氩气氛围中点燃，然后酸洗得到碳化硼粉末，发生反应如式（3）所示。

6Mg+2B2O3+C=B4C+6MgO （3）张廷安等人对B2O3-Mg-C反应体系进行绝热温度计算，确定该体系具有可行性，温度可降到650 ℃左右，极大地降低能耗。

并且制备出了B4C晶粒细小的完整单晶，同时也含有不完整的单晶。

Berchmans等以Ca为还原性金属、用Na2B4O7为硼源、石油焦作为碳源，利用该方法在较低温度下得到B4C粉末。

自蔓延高温合成法的优势在于：在难熔材料合成方面具有合成时间短、能耗低；用此方法合成出的B4C粉纯度较高而且原始粉末粒度较细（0.1～4 μm）；但缺点是：在反应物中残留的MgO极难彻底去除，必须用附加工艺洗去，这是工艺中应该进一步研究的问题。

高纯碳化硼粉末

高纯碳化硼粉末
高纯碳化硼粉末是一种非常重要的材料，它具有很多优异的性能和应用。

碳化硼是一种化合物，由碳和硼元素组成，化学式为B4C。

它是一种硬度极高、耐磨性好、热稳定性强的陶瓷材料，同时也是一种优秀的导热材料和半导体材料。

高纯碳化硼粉末是碳化硼材料的一种形式，它具有高纯度、细度和均匀性等特点，被广泛应用于各种领域。

高纯碳化硼粉末的制备方法有很多种，其中最常用的是化学气相沉积法和热反应法。

化学气相沉积法是将硼烷和甲烷等气体在高温下反应生成碳化硼粉末，这种方法制备的碳化硼粉末纯度高、颗粒细小、均匀性好。

热反应法是将硼和石墨等原料在高温下反应生成碳化硼粉末，这种方法制备的碳化硼粉末颗粒较大，但是纯度也很高。

高纯碳化硼粉末具有很多应用，其中最重要的是作为高温结构材料。

由于碳化硼具有极高的熔点和热稳定性，因此可以用于制造高温炉、高温管道、高温反应器等设备。

此外，碳化硼还具有优异的耐磨性和硬度，因此也可以用于制造切削工具、磨料、陶瓷零件等。

另外，碳化硼还是一种优秀的半导体材料，可以用于制造电子元件、光电器件等。

高纯碳化硼粉末是一种非常重要的材料，具有很多优异的性能和应用。

随着科技的不断发展，碳化硼材料的应用范围也在不断扩大，相信在未来的发展中，碳化硼材料将会发挥更加重要的作用。

高纯纳米碳化硼粉末的制备方案

高纯纳米碳化硼粉末的制备方案
制备高纯纳米碳化硼粉末的方法有多种，以下是其中两种常见的制备方案：
方法一：
1. 原料选择：硼原料通常选择无定型硼粉，碳原料选择石墨或者高纯碳粉。

2. 预处理：通过催化、纳米切削等方法改变原料的粒度和种类，使其达到纳米级别。

3. 合成：在真空脉冲电流、还原性气氛（如氢气、一氧化碳等）的低温（800~900℃）或惰性气氛（氩气）的高温（1950℃）条件下进行合成。

具体来说，
在真空脉冲电流下，可以获得粒度400nm的粉料。

在还原性气氛条件下，可以获得粒度100nm的粉料。

在惰性气氛条件下，可以获得粒度150~500nm的粉料。

4. 产品纯度：产物的纯度高，但因过程中原料扩散缓慢、原料昂贵而不被广泛应用于工业生产。

方法二：等离子体化学气相合成法
1. 气体导入：将氩气导入等离子发生器，启动等离子体发生电源产生电弧放电，形成稳定的氩气等离子体弧。

再将氢气与甲烷导入等离子发生器，与氩气等离子体混合放电形成等离子体射流。

2. 合成：将等离子体射流导入等离子发生器下方的反应器，同时从反应器导入三氯化硼气体，与等离子体射流撞击迅速混合完成气相合成反应，空间生成固态B4C颗粒。

3. 产品纯度：这种方法制备的高纯纳米碳化硼粉末具有高纯度、高密度和球形颗粒的特点。

请注意，以上两种方法仅供参考，实际操作可能需要根据具体情况进行调整。

另外，制备高纯纳米碳化硼粉末需要严格的安全措施和操作规范，建议在专业人员的指导下进行。

高纯度碳化硼粉末

高纯度碳化硼粉末高纯度碳化硼粉末碳化硼粉末在现代工业中具有非常广泛的应用，可以用于制造各种高温材料、切削工具、陶瓷材料、防弹材料等。

其中高纯度碳化硼粉末的制备技术成为了现代化工领域中的一个重要研究课题。

高纯度碳化硼粉末可分为两类，一种是由热解反应制得的碳化硼粉末，另一种是由化学气相沉积法（CVD）得到的碳化硼粉末。

两种方法都具有其独特的制备原理和应用领域。

热解反应制备的碳化硼粉末是将含有碳和硼的原料在高温炉内进行热解，在高温下碳和硼发生反应生成碳化硼。

这种方法的优点是简单易行、适用范围广，能制备出相对较大粒径的高纯度碳化硼粉末。

但是这种方法的缺点也是显而易见的，比如需要高温炉设备，设备成本高，环境污染严重。

化学气相沉积法得到的碳化硼粉末是将硼烷气体和甲烷气体在高温下反应生成碳化硼粉末。

这种方法可以制备出高纯度的碳化硼粉末并且可以控制晶体粒径的大小，所制备的碳化硼粉末晶体尺寸相对较小，并且均匀一致。

但是这种方法也有其限制，比如设备要求较高，成本也相对较高。

无论是哪种制备方法，高纯度碳化硼粉末的应用领域都非常广泛。

碳化硼具有极高的熔点和硬度，在热轧、冶炼和高温合成等方面均有广泛的应用。

再加上其优异的耐磨、耐蚀性能，使得高纯度碳化硼粉末被广泛应用于切削工具、防弹材料和磨粉等领域。

同时，高纯度碳化硼粉末还能用于陶瓷材料制备中，可以与氧化铝、氮化硅等多种陶瓷粉末在高温下反应生成具有优异性能的陶瓷材料。

此外，高纯度碳化硼粉末在电子工业、工程材料、化学工业等领域也得到了广泛的应用。

总的来说，高纯度碳化硼粉末的制备技术和应用领域都越来越成熟。

随着人们对材料性能的要求日益提高，高纯度碳化硼粉末的发展势头也会越来越好。

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核动力工程Nuclear Power Engineering第33卷增刊22012年 12月 Vo l.33. S 2 D e c. 2012文章编号：0258-0926(2012)S2-0110-05碳化硼粉末的制备方法李蓓1，简敏2，王美玲2，付道贵2，邹从沛21. 中国核动力研究设计院科学技术处，成都，610041；2. 中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室，成都，610041摘要：目前制备碳化硼（B 4C ）的方法主要有碳热还原法、直接合成法、自蔓延高温合成法、机械化学法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法和溶剂热还原法。

本文概述制备B 4C 方法的主要特点和最新的研究进展。

关键词：碳化硼；制备方法；研究进展中图分类号：TQ174.75+ 8.12 文献标志码：A1 引言碳化硼（B 4C ）是一种高强度、高性能中子吸收材料，具有硬度高、熔点高、密度低、较好的化学惰性、优良的热学和电学性能等优点，在航空航天、军工防护、核电厂、机械和化工领域有着广泛的用途[1~2]。

我国是世界上最大的B 4C 生产国和出口国，如何提高B 4C 的品质是材料工作者比较关心的热点问题。

本文概述了目前B 4C 粉末制备的主要方法及其国内外最新的研究动态，为制备高性能B 4C 粉末提供一定的参考。

2 制备方法2.1 碳热还原法碳热还原法通常用硼酸或硼酐为原料，碳为还原剂，在电弧炉中进行高温还原反应。

该方法是目前国内外制备工业B 4C 的主要方法，通常是大批量生产的首选。

由于电弧温度高，炉区温差大，炉区中心部位温度可能超过B 4C 的熔点，使其发生包晶分解，析出自由碳和其它高硼化合物，而远离中心区温度偏低，反应进行不完全，残留有B 2O 3和C 等。

因此，制得的B 4C 粉末粒度较大，且杂质含量一般较高，通常还要经过球磨或其他的粉碎方式来制备烧结所需要的B 4C 粉末，因此常常伴随着酸洗等工艺步骤，使得制备的过程比较复杂，且产物的纯度不高。

2.2 直接合成法直接合成法通常是将碳粉和硼粉进行充分混合后，压制成小球，在温度高于1500℃的真空或惰性气氛条件下进行反应来制备B 4C 。

直接合成法制备的B 4C 粉末纯度较高，并且反应中B/C 比容易控制，但用于直接合成法的原料单质硼的制备工艺相对复杂且成本较高。

此方法过去仅在制备超纯或浓缩B 4C 方面应用较多。

近年来，直接合成法用于超细B 4C 的制备得到了较快发展，很多材料制备的新方法也被用于这个过程。

Yamada [3]以无定形硼粉和碳粉为原料，将冲击波技术应用到反应体系中，制备的B 4C 粒度小于1μm ；Romos 等人[4]将机械合金化法（MA ）用于直接合成法中，硼粉与碳粉的混合物在经过90 h 的高能球磨之后，制备得到的B 4C 粉末粒度小于1μm ；Umberto 等人[5]用放电等离子法制备95%致密度的B 4C ；Heian 等人[6]用无定形硼粉和4种不同的碳粉为原料，结合MA 和等离子放电烧结的方法，实现了B 4C 粉末的制备和致密化。

2.3 自蔓延高温合成法自蔓延高温合成法（SHS ）与传统的碳热还原法相比，反应温度较低，当体系达到一定的温度后，仅靠反应放出的热量即可使反应进行下去，并且合成出的B 4C 粉末纯度较高且原始粉末粒度较细，一般不需要再破碎处理。

在自蔓延高温合成B 4C 的过程中，用得最多的还原金属为Mg [7~9]，所以SHS 经常又被称作镁热还原法，近年来Al [10]、收稿日期：2012-12-11；修回日期：2012-12-24基金项目：反应堆燃料及材料重点实验室运行基金（ZK111）；中国核动力研究设计院青年基金（ZDSY-ZSYX-11-11-001-08）李蓓等：碳化硼粉末的制备方法 111Ca[11]也被用于这个反应。

张化宇等研究表明由于Mg的高挥发性，气压对反应机制、产物形貌和粒度有显著的影响[7]。

张廷安等通过对B2O3-Mg-C反应体系的绝热温度计算，确定该体系自蔓延反应进行的可行性，并且制备出B4C晶粒细小的完整单晶[8]。

除了以B2O3为原料外，Jiang等研究了Na2B4O7-Mg-C自蔓延燃烧制备B4C的反应体系[9,10]，与传统的B2O3作为硼源相比，Na2B4O7具有相对较高的化学稳定性。

Ahmet还研究了以硼酸、Al粉和C粉为原料的自蔓延体系，Al的加入可以使得反应温度至少下降300℃，在1300℃时B4C为产物中的主要相[11]。

Berchmans等以Ca做为还原性金属、Na2B4O7或B2O3作为硼源、石油焦为碳源，在较低的温度制备得到B4C粉[12]。

对自蔓延高温合成B4C的过程而言，各种反应条件对过程的影响较大，并且自发反应过程难以控制。

由于还原金属的引入，在制备B4C的过程中还伴随着一些副反应，如以Mg为还原金属的过程产物中，除B4C以外还有MgO和Mg3(BO3)2等物质的存在，需要进一步进行纯化处理。

2.4 机械化学法机械化学法制备B4C的过程实质就是将MA 与镁热还原法有机结合在一起的一种新方法。

这个过程中通常以氧化硼粉、镁粉和石墨粉为原料，利用球磨机的转动或振动，使较硬的球磨介质对原料进行强烈的撞击、研磨和搅拌，在略高于室温的温度下诱导化学反应来制备B4C粉末。

与传统的镁热还原法相比，反应温度大幅降低，是一种很有前景的制备方法。

机械化学法是一种新兴的B4C制备方法，国内外这方面的研究工作还较少。

汤华国[13]等控制B2O3∶C∶Mg的原子比为2∶1∶6，实现B4C粉末的低温快速合成；邓丰[14]与谢洪勇[15]等在B2O3∶C∶Mg为10∶1∶11、球料比为5∶1的条件下，在室温下通过72 h的球磨制备了B4C，产物中仅有MgO和B4C。

此外，Sharifi等[16]也通过机械化学法球磨B2O3–Mg–C，经过80 h的球磨后，可以制备得到10~80 nm的B4C纳米粉末。

目前，用机械化学法制备B4C还处于起步阶段，仍需进行大量的研究工作。

在这个反应体系中，由于增加了球磨的过程，有可能在产物中带入金属杂质（如Fe等），由于金属Mg进入反应体系，因此在后续还需要对制备的产物经过进行纯化处理。

2.5 化学气相沉积法根据过程的不同，化学气相沉积制备B4C的方法可分为[17~26]：常规的大气或低压法（c-CVD/LPCVD）、等离子增强法（PECVD）、热丝法（HFCVD）、同步加热辐照法（SRCVD）和激光诱导沉积法（LICVD）。

在大气或低压下，c-CVD/LPCVD方法以BCl3-CH4/CCl4-H2为反应体系，在不同的温度下可以沉积得到不同化学剂量的B4C [18,19]。

PECVD 可以用BCl3、BBr3、、B2H6、B(CH3)3、B(C2H5)、B5H9、CH4、C2B10H12等作为原料，在加入或不加入CH4与H2的条件下，在较低的温度和压力下沉积得到B4C [20,21]。

HFCVD基于在灯丝处（通常温度高达1000~2500℃）前驱体的热裂解，基体受到灯丝的辐照加热，其表面温度一般低于500℃，B4C沉积在高真空中完成以避免氧的污染，常用的反应体系有C2B10H12、BCl3-C7H8-H2和BCl3-CH4-H2[22]。

LICVD是利用反应气体分子对特定波长激光束的吸收而产生热分解或化学反应，经成核生长成超细粉末，常用反应体系有BCl3-CH4-H2和BCl3-C2H4等[23,24]。

化学气相沉积法可以制成均匀致密的B4C涂层，不同的制备方法中，因温度、压力、反应气体类型及成分的不同，可能导致涂层具有不同的化学剂量和物理性能。

通过化学气相沉积法可以制备纯度较高的B4C，而且可以通过控制反应条件，制备出不同化学剂量的产物，这对制备B4C 的涂层材料来说是很有意义的。

由于化学气相沉积法制备B4C的产率较低，因此仅在制备薄膜或涂层材料方面有较多的应用[24]，而制备大批量B4C粉末往往不采用这种方法。

此外，这种方法对设备本身的要求比较高，且经常使用危险性的气体（如B2H6和BCl3等）做为反应原料。

2.6 溶胶凝胶法与传统的碳热还原法相比，采用溶胶凝胶工艺制备B4C，碳源和硼源在分子水平上均匀混合，可以降低反应温度，减少硼源的损失，合成出粒径更小的B4C粉末。

用于反应的硼源主要为含硼的氧化物[25~30]，因此采用溶胶凝胶法工艺制备B4C的大部分工作是通过改变碳源的方式来开展的，使用过的碳源有淀粉、蔗糖、葡萄糖、纤维核动力工程V ol. 33. S2. 2012 112素、甘油、酒精、柠檬酸及聚乙烯醇等。

Sinha等[25]通过研究不同碳源，包括淀粉、蔗糖、葡萄糖、甘油、酒精及柠檬酸等，发现硼酸与柠檬酸的混合溶液在pH为2~3、温度为84~ 122℃的情况下，可以形成稳定透明的金黄色凝胶体，置于真空炉中加热至700℃可得到多孔松软的块状硼酸/柠檬酸凝胶前驱体。

将制备好的凝胶前驱体放于石墨模具内，在真空状态下于1000~1450℃保温2 h，就可得到原始粉末粒径分布范围窄、平均粒径为2.25 μm的B4C微粉。

KHANRA[26]以柠檬酸和硼酸的混合溶液为原料，在100℃的炉子中制备凝胶，在1000~ 1800℃高温中热解前躯体，制备B4C的最佳温度为1600℃，此外，还对这个过程进行了差热/热重（DTA/TG）分析。

Hadian等[27]研究了硼酸-柠檬酸凝胶反应体系中，反应时间、温度和不同的原料配比对B4C的影响，当控制硼酸与柠檬酸的初始比为2.2，1500℃反应3.5 h时，产物中自由碳的含量仅为2.38%。

研究的比较多的另一个体系是硼酸和聚乙烯醇（PVA）。

Shampa等[28]在100℃制备了硼酸与PVA的凝胶，在400℃和800℃热解制备出B4C。

Yanase[29]以硼酸和PVA为原料制备出硼酸聚乙烯醇胶体（PVBO）胶体，120℃下真空干燥、研磨后，将PVBO粉末在600℃下保温2 h分解得到B2O3和C的混合物。

然后在1300℃、氩气气氛下保温5 h得到B4C粉末。

Barros[30]对PVBO 这一中间产物的结构、热解过程和热解产物进行了较详细的研究。

近年发现很多非氧硼化物反应体系。

Pender 等[31]以十硼烷和己二烯为原料、Cp2Ti(CO)2为催化剂制备出6-己烯基十硼烷的单体，然后在Cp2ZrMe2/B(C6F5)3的催化体系中制备出单体的聚合物，再高温进行热解制备出纯度较高的B4C，通过控制反应物中的B/C比可以控制产物的B/C 比，以获得化学计量的B4C。

Volger等[32,33]以B3N3H3Cl3和Me3Si-NCN-SiMe3为反应体系，在四氢呋喃（THF）或甲苯中进行反应，制备出凝胶，再高温热解制备纯度很高的B4C。