二硼化锆（Zirconium Diboride, ZrB₂）是六方晶系（AlB₂型）超高温陶瓷，兼具超高熔点、高硬耐磨、金属导电、优异抗热震与抗氧化，为航空航天热防护、高温电极、核工业、耐磨部件核心材料。

基本信息

• 化学式：ZrB₂（分子量112.85）

• CAS：12045-64-6

• 外观：灰黑色/黑灰色六方结晶粉末，带金属光泽

• 纯度：常规≥99.0%，高纯≥99.5%（脱铪）

• 晶型：六方，空间群P6/mmm

核心特性（官网口径）

• 超高熔点：3040℃（常压），3245℃分解，超高温稳定

• 高硬耐磨：莫氏硬度9+，显微硬度22–28 GPa（≈2200–2800 HV）

• 导电导热：室温电阻率9–17 μΩ·cm，热导率25–45 W/(m·K)

• 低热膨胀：6.88×10⁻⁶ /K（25–1000℃），抗热震性优

• 高温抗氧化：1100℃以下稳定，耐酸碱、抗熔融金属侵蚀

• 耐辐射、低中子吸收截面，适配核工业环境

典型应用

• 航空航天：高超声速飞行器热防护面板、发动机喷管、喉衬

• 高温电极：铝电解阴极、电火花加工（EDM）电极、熔融金属坩埚

• 耐磨部件：切削刀具、拉丝模、喷砂嘴、密封环、轴承滚珠涂层

• 核工业：核废料处理容器、反应堆控制材料

• 电子/涂层：高温导电薄膜、PTC发热元件、耐腐蚀涂层

元素分析（理论+实测范围）

1. 理论元素组成（wt%）

• 锆（Zr）：80.24%

• 硼（B）：19.76%

2. 高纯产品实测元素指标（99.5%级，典型值）

• Zr：79.8–80.5%（含Hf≤0.2%）

• B：19.4–20.0%

• 杂质（≤）：

◦ O：0.6%

◦ C：0.2%

◦ Fe：0.08%

◦ Al：0.05%

◦ Si：0.05%

◦ 其他金属：0.12%

3. 工业级成分（98%级，参考）

• ZrB₂：≥98%

• 游离B：＜0.5%

• ZrC：＜0.5%

• 游离C：＜0.5%

物理性能总表（室温，致密烧结体）

性能 典型值 备注 

密度 6.08 g/cm³（理论） 烧结体≥5.8 g/cm³ 

熔点 3040℃ 常压，分解前熔化 

显微硬度 22–28 GPa 载荷0.5–1 kgf 

莫氏硬度 9+ 仅次于金刚石、c-BN 

杨氏模量 540–560 GPa 高刚性，高温保持率好 

室温电阻率 9–17 μΩ·cm 类金属导电，低于TiB₂ 

热导率 25–45 W/(m·K) 随纯度/致密度升高 

线膨胀系数 6.88×10⁻⁶ /K 25–1000℃，抗热震优 

抗弯强度 400–500 MPa 三点弯曲，高温稳定 

断裂韧性 4–6 MPa·m¹/² 优于普通陶瓷 

性能简析（关键优势）

1. 超高温稳定性：熔点3040℃，1100℃抗氧化，是少数可在2000℃以上长期服役的陶瓷材料，适配高超声速热防护。

2. 导电+耐磨双优：区别于Al₂O₃、Si₃N₄等绝缘陶瓷，ZrB₂可直接通电+耐高速磨损，适合高温电极与EDM加工。

3. 热匹配性好：热膨胀系数与镍基合金、石墨接近，复合时界面应力小、不易开裂，适配航空发动机复合结构。

4. 核工业适配：低中子吸收截面、耐辐射、化学稳定，用于核废料容器与反应堆部件。