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二硼化钛(TiB2)靶材

二硼化钛(TiB2)靶材
  • 二硼化钛(TiB2)靶材
二硼化钛(TiB2)靶材基本信息
分子式TiB₂
纯度99.5%
CAS号12045-63-5
摩尔质量69.52 g/mol
密度4.52 g/cm³
熔点~2970–2980℃
沸点升华/分解:>2600–2800℃;~4500–5000℃(估算)
溶解性(水)难溶难熔陶瓷,常温下对水、酸、碱基本惰性:

二硼化钛(TiB2)靶材产品概况

二硼化钛(TiB₂)基本性能

① 基本标识

项目

内容

化学式

TiB₂(二硼化钛)

CAS No.

12045-63-5

分子量

69.52 g/mol

晶体结构

六方晶系,AlB₂型(空间群 P6/mmm),a≈3.028 Å,c≈3.228 Å

理论密度

4.52 g/cm³


② 热学性能

项目

数值

熔点

2970~2980℃(难熔陶瓷,略低于 ZrB₂/TaB₂)

导热系数

60~110 W/(m·K)(室温,纯度依赖)

热膨胀系数(CTE)

(4.5~5.5)×10⁻⁶ /K(25~1000℃)

比热容

~46 J/(mol·K)(室温)

空气中抗氧化上限

~1000~1100℃(>此温生成 TiO₂ + 液态 B₂O₃)

真空/Ar 使用上限

长期 ≤1600~1800℃;短时 ~2200℃(B 选择性挥发)


③ 力学/物理性能

项目

数值

维氏硬度(HV)

33~35 GPa(三者二硼化物中最硬)

弹性模ulus(E)

530~565 GPa

断裂韧性(K_IC)

3.5~5.0 MPa·m¹ᐟ²(取决于致密度/晶界)

泊松比

~0.13~0.18


④ 电学/电磁性能

项目

数值

电阻率(室温块体)

7~15 µΩ·cm(金属性导电,UHTC 中最优)

Seebeck 系数

小负值(n‑型金属行为)

超导转变温度(Tc)

~1.6 K 以下(极弱超导性,非常规研究用)


⑤ 化学性能

项目

说明

水/稀酸(HCl/HNO₃)

不溶,室温耐蚀

HF

可溶(Ti⁴⁺ 形成 [TiF₆]²⁻ 配位)

热浓 H₂SO₄/HNO₃

缓慢氧化分解

熔融碱(NaOH/KOH)

分解(碱熔分析用)

粉吸湿性

中等,表面易生 TiO₂ 薄壳 → 影响烧结,需 Ar 保存


二硼化钛(TiB2)靶材产品应用

二硼化钛(TiB₂)薄膜是高硬度、低电阻、耐熔耐蚀的导电陶瓷膜,工业应用比 ZrB₂/TaB₂ 更广一些,核心用途如下:

① 硬质/耐磨/低摩擦保护膜(最主要)

显微硬度 HV 33–35 GPa,摩擦系数低(μ≈0.15–0.3 vs 钢)

用于切削刀具(硬质合金刀片)、冲压模、微型机械零件表面 TiB₂ 单层或 TiB₂/TiN/TiAlN 多层膜

优于 TiN 的抗氧化温度区间及硬度,但膜内残余应力大,通常 ≤2–3 µm

② 铝电解阴极导电层(工业最大宗应用延伸)

TiB₂ 对液态 Al 润湿性好、导电、耐熔盐腐蚀

铝电解槽炭阴极上TiB₂ 基涂层或复合内衬减极化、降能耗(属大面积涂层,非微电子薄膜)

③ 扩散阻挡层 / 势垒层研究

热稳至 ~800–900℃(真空中),可作 Cu/Al–Si/SiO₂ 间阻挡层备选(研究阶段,量产仍多 TaN)

B 可捕获微量 O,对轻微氧化有容忍

④ 高温/腐蚀环境电极膜

电阻率 10–20 µΩ·cm(膜,依致密度)⇒ 可作真空/惰气高温加热器电极、熔盐环境电极

MEMS 中有少量研究用例

⑤ MMC 表面梯度层 / 复合材料增强相

TiB₂ 膜或原位 TiB₂ 颗粒层用于 Ti 基 / Al 基复合材料表面强化

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