碳化硼晶体为菱面体结构，晶格属于D3d5-R3m空间点阵。其菱面体结构如图7所示，可描述为一立方原胞点阵在空间对角线方向上延伸，在每一角上形成相当规则的二十面体。平行于空间对角线，就变成六方标志的c轴，由三个硼原子与相邻的二十面体互相连接组成线性链。因此，单位晶胞包含12个二十面体位置，三个位置位于线性链上。如果B原子被认为是由于二十面体造成的位置，C原子看成处于线性链上，那么B12C3的化学计算即为B4C。
1、碳化硼的基本性质及其应用
1)低密度
B4C的密度较小，为2.52g/cm3。在匀相区内，密度和碳含量的关系可有经验公式(9)表示为：
ρ=2.+0.C%(9)
由于碳化硼的低密度，在得到较高的致密度的情况下，其性能可以达到碳化硼的标准高强、高硬度等优良的性能，因而可以作为轻质装甲，以减轻坦克等车体重量，节约能耗。
2)硬度与耐磨性
B4C具有超硬度以及极高的耐磨性，在匀相区内，B4C的维氏硬度随着C含量的增加而增加。当碳含量为10.6%时，硬度为29.1GPa;当碳含量为20%时，硬度21可达37.7GPa。在高温时其硬度仍然很高(30GPa)。硬度随温度变化可由经验公式(10)表示：
H=H0-exp(-aT)(10)
式中：H0—为常温时硬度；
T—为温度；
a—为与含碳有关的常数。
此公式适用于20~℃。需要指出的是，B4C是世界上最硬的材料之一，仅次于金刚石和立方BN。
B4C的耐磨性随着温度的升高而增加，在20~℃范围内，摩擦系数随着温度升高而下降，在℃左右降到0.05，摩擦率也不断降低。B4C以其超硬度和摩擦特性已被用作喷沙嘴。金刚石的喷嘴以及水利喷射切割器的喷嘴，等耐磨材料；在军事上被广泛应用于坦克、飞机等的装甲材料[39,40];随着技术的进步，高精度研磨的需求增加，B4C日益显示其优越性，近年来，其用量一直在不断增加，同时，B4C还可以用来研磨硬质合金、陶瓷及宝石硬质材料，摩擦用游离磨料或超声波加工这些超硬材料用的磨料，但是同欧美相比我国在这方面用量还很少。
3)热膨胀系数及比热容
碳化硼熔点为℃，沸点为℃，热膨胀系数为5.73×10-6/℃(28~℃)，比热容计算公式(11)：
C=22.99+5.40×10-3T-10.72×T-2(11)
2、化学稳定性
碳化硼是最稳定的化合物之一，在℃以下不易发生氧化反应；而温度在℃以上时，由于表面氧化成B2O3薄膜，阻止了B4C的进一步被氧化。所以B4C现在被用作耐火材料中的抗氧化剂。常温下B4C一般不与化学试剂反应；℃以上时B4C与Br形成三溴化合物；高温下B4C与金属氧化物反应生成金属硼化物和一氧化碳，所生成的FeB薄膜具有很高的显微硬度(HV=24GPa)和抗磨损度。所以B4C可以被用于钢铁及合金的硼化。
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