簡(jiǎn)介

氮化鋯(ZrN)是一種難溶化合物，呈金黃色、分解溫度高、化學(xué)穩(wěn)定性好，具有很好的耐高溫、耐腐蝕、耐磨性，主要應(yīng)用于原子能工業(yè)反應(yīng)堆保護(hù)層合金材料(也可提煉核級(jí)鋯)、航天航空火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴射口的耐高溫合金材料、國(guó)防火炮導(dǎo)彈的合金材料，也是石油化工還原性氯化物反應(yīng)器或容器的耐腐蝕材料。

國(guó)際上德國(guó)對(duì)此研究的比較早，二戰(zhàn)期中斷，后來(lái)俄羅斯和美國(guó)也開始研究，但由于一定的難度和技術(shù)要求沒有在民用上發(fā)展，只用于航天和軍工上，對(duì)外也沒有公開，也沒有文獻(xiàn)發(fā)表,屬于機(jī)密。1985年9月21日，日本三田村孝發(fā)明了專利，日本(JP)(昭60-186407)用二氧化鋯粉末加金屬鎂通入氦氣制得氮化鋯，1986年9月15日日本中村美幸也發(fā)明了專利，(JP)(昭61-97112)是用金屬鋯通入氨氣得到氮化鋯。

以上氮化鋯的研究屬于小規(guī)模實(shí)驗(yàn)室研究產(chǎn)品，不具備工業(yè)化生產(chǎn)，也沒有適用大規(guī)模和連續(xù)化生產(chǎn)的工藝技術(shù)，而且生產(chǎn)步驟多，需要耐高壓設(shè)備，且涉及環(huán)保三廢問(wèn)題^[1]。

結(jié)構(gòu)性質(zhì)

在常壓下，氮化鋯是以面心立方(Face Centered Cubic，F(xiàn)CC)的構(gòu)型形成晶體的，其空間群是Fm-3m，是一種嚴(yán)格意義上的氯化鈉構(gòu)型結(jié)構(gòu)。通過(guò)氮化鋯的晶體結(jié)構(gòu)圖，我們可以看出在整個(gè)面心立方晶胞中，有8個(gè)鋯原子位于立方體的頂點(diǎn)處，6個(gè)鋯原子位于立方體的面心處，有12 個(gè)氮原子位于立方體的棱上，有1個(gè)氮原子位于立方體的體心處，所以氮化鋯的晶體中包含4個(gè)鋯原子和4個(gè)氮原子。氮化鋯的主要優(yōu)點(diǎn)是高達(dá)23.5GPa的硬度以及良好的耐磨性。與同一副族的氮化鈦相比，通過(guò)物理氣相沉積制備的氮化鋯涂層具有更好的耐磨性和更高的均勻性。除此之外，在第四副族的金屬氮化物中，氮化鋯的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度可以達(dá)到10K之多（氮化鈦6.0K；氮化鉿8.8K），這也進(jìn)一步說(shuō)明氮化鋯晶體中是存在強(qiáng)的電子-聲子相互作用的^[2]。

參考文獻(xiàn)

[1]聶才淞. 氮化鋯的研制淺述[J]. 鐵合金,2014(6):13-14. DOI:10.16122/j.cnki.issn1001-1943.2014.06.004.

[2]陸為學(xué). 氮化鋯的結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)電性的應(yīng)變調(diào)控研究[D]. 吉林:吉林大學(xué),2021.