簡介

氮化鋯(ZrN)是一種難溶化合物，呈金黃色、分解溫度高、化學穩(wěn)定性好，具有很好的耐高溫、耐腐蝕、耐磨性，主要應用于原子能工業(yè)反應堆保護層合金材料(也可提煉核級鋯)、航天航空火箭發(fā)動機噴射口的耐高溫合金材料、國防火炮導彈的合金材料，也是石油化工還原性氯化物反應器或容器的耐腐蝕材料。

國際上德國對此研究的比較早，二戰(zhàn)期中斷，后來俄羅斯和美國也開始研究，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，對外也沒有公開，也沒有文獻發(fā)表,屬于機密。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)模實驗室研究產(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，需要耐高壓設備，且涉及環(huán)保三廢問題^[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，是一種嚴格意義上的氯化鈉構(gòu)型結(jié)構(gòu)。通過氮化鋯的晶體結(jié)構(gòu)圖，我們可以看出在整個面心立方晶胞中，有8個鋯原子位于立方體的頂點處，6個鋯原子位于立方體的面心處，有12 個氮原子位于立方體的棱上，有1個氮原子位于立方體的體心處，所以氮化鋯的晶體中包含4個鋯原子和4個氮原子。氮化鋯的主要優(yōu)點是高達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，氮化鋯的超導轉(zhuǎn)變溫度可以達到10K之多（氮化鈦6.0K；氮化鉿8.8K），這也進一步說明氮化鋯晶體中是存在強的電子-聲子相互作用的^[2]。

參考文獻

[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. 氮化鋯的結(jié)構(gòu)和超導電性的應變調(diào)控研究[D]. 吉林:吉林大學,2021.