化學穩(wěn)定性

    碳化硼是最穩(wěn)定的化合物之一，在600℃以下不易發(fā)生氧化反應;而溫度在600℃以上時，由于表面氧化成B2O3薄膜，阻止了B4C的進一步被氧化。所以B4C現(xiàn)在被用作耐火材料中的抗氧化劑。常溫下B4C一般不與化學試劑反應;800℃以上時B4C與Br形成三溴化合物;高溫下B4C與金屬氧化物反應生成金屬硼化物和一氧化碳，所生成的FeB薄膜具有很高的顯微硬度(HV=24GPa)和抗磨損度。所以B4C可以被用于鋼鐵及合金的硼化。

    近年來，其用量一直在不斷增加，同時，B4C還可以用來研磨硬質(zhì)合金、陶瓷及寶石硬質(zhì)材料，摩擦用游離磨料或超聲波加工這些超硬材料用的磨料，但是同歐美相比我國在這方面用量還很少。

碳化硼的晶體結(jié)構(gòu)：

1.硬度與耐磨性
    B4C具有超硬度以及極高的耐磨性，在勻相區(qū)內(nèi)，B4C的維氏硬度隨著C含量的增加而增加。當碳含量為10.6%時，硬度為29.1GPa;當碳含量為20%時，硬度21可達37.7GPa。在高溫時其硬度仍然很高(>30GPa)。硬度隨溫度變化可由經(jīng)驗公式表示：

H=H0-exp(-aT)(10)

式中：H0—為常溫時硬度;

T—為溫度;

a—為與含碳有關(guān)的常數(shù)。

此公式適用于20~1700℃。需要指出的是，B4C是世界上最硬的材料之一，僅次于金剛石和立方BN。

    B4C的耐磨性隨著溫度的升高而增加，在20~1400℃范圍內(nèi)，摩擦系數(shù)隨著溫度升高而下降，在1400℃左右降到0.05，摩擦率也不斷降低。B4C以其超硬度和摩擦特性已被用作噴沙嘴。金剛石的噴嘴以及水利噴射切割器的噴嘴，等耐磨材料;在軍事上被廣泛應用于坦克、飛機等的裝甲材料[39,40];隨著技術(shù)的進步，高精度研磨的需求增加，B4C日益顯示其優(yōu)越性。

2.熱膨脹系數(shù)及比熱容

    碳化硼熔點為2450℃，沸點為3000℃，熱膨脹系數(shù)為5.73×10-6/℃(28~1770℃)，比熱容計算公式：

C=22.99+5.40×10-3T-10.72×105T-2(11)
3.低密度

    B4C的密度較小，為2.52g/cm3。在勻相區(qū)內(nèi)，密度和碳含量的關(guān)系可有經(jīng)驗公式表示為：
ρ=2.4224+0.00489C%(9)
    由于碳化硼的低密度，在得到較高的致密度的情況下，其性能可以達到碳化硼的標準高強、高硬度等優(yōu)良的性能，因而可以作為輕質(zhì)裝甲，以減輕坦克等車體重量，節(jié)約能耗。

    如果B原子被認為是由于二十面體造成的位置，C原子看成處于線性鏈上，那B12C3的化學計算即為B4C。

    碳化硼晶體為菱面體結(jié)構(gòu)，晶格屬于D3d5-R3m空間點陣。其菱面體結(jié)構(gòu)，可描述為一立方原胞點陣在空間對角線方向上延伸，在每一角上形成相當規(guī)則的二十面體。平行于空間對角線，就變成六方標志的c軸，由三個硼原子與相鄰的二十面體互相連接組成線性鏈。因此，單位晶胞包含12個二十面體位置，三個位置位于線性鏈上。