Boro karbidas yra juodas kristalas su metaliniu blizgesiu, dar žinomas kaip juodasis deimantas, priklausantis neorganinėms nemetalinėms medžiagoms.Šiuo metu visi yra susipažinę su boro karbido medžiaga, kuri gali būti dėl neperšaunamų šarvų, nes ji turi mažiausią tankį tarp keraminių medžiagų, turi aukšto elastingumo modulio ir didelio kietumo privalumus ir gali pasiekti gerą naudojimą. mikro lūžių, kad sugertų sviedinius.Energijos poveikis, išlaikant kuo mažesnę apkrovą.Tačiau iš tikrųjų boro karbidas turi daug kitų unikalių savybių, dėl kurių jis gali atlikti svarbų vaidmenį abrazyvų, ugniai atsparių medžiagų, branduolinės pramonės, aviacijos ir kitose srityse.
Savybėsboro karbidas
Kalbant apie fizines savybes, boro karbido kietumas yra tik po deimantų ir kubinio boro nitrido, ir jis vis tiek gali išlaikyti aukštą stiprumą aukštoje temperatūroje, kuris gali būti naudojamas kaip ideali aukštai temperatūrai atspari dilimui medžiaga;boro karbido tankis yra labai mažas (teorinis tankis yra tik 2,52 g/cm3), lengvesnis už įprastas keramines medžiagas ir gali būti naudojamas kosmoso srityje;Boro karbidas pasižymi stipriu neutronų sugerties gebėjimu, gerą terminį stabilumą ir lydymosi temperatūrą 2450 ° C, todėl jis taip pat plačiai naudojamas branduolinėje pramonėje.Neutrono neutronų sugerties gebėjimą galima dar labiau pagerinti pridedant B elementų;Specifinės morfologijos ir struktūros boro karbido medžiagos taip pat pasižymi ypatingomis fotoelektrinėmis savybėmis;be to, boro karbidas turi aukštą lydymosi temperatūrą, aukštą tamprumo modulį, mažą plėtimosi koeficientą ir gerą Dėl šių privalumų jis gali būti naudojama daugelyje sričių, pavyzdžiui, metalurgijos, chemijos pramonės, mašinų, aviacijos ir karinės pramonės.Pavyzdžiui, korozijai ir dilimui atsparios dalys, neperšaunamų šarvų gamyba, reaktoriaus valdymo strypai ir termoelektriniai elementai ir kt.
Kalbant apie chemines savybes, boro karbidas kambario temperatūroje nereaguoja su rūgštimis, šarmais ir dauguma neorganinių junginių, o su deguonimi ir halogeno dujomis kambario temperatūroje beveik nereaguoja, o jo cheminės savybės yra stabilios.Be to, boro karbido milteliai yra aktyvuojami halogenu kaip plieno rišiklis, o boras prasiskverbia į plieno paviršių ir sudaro geležies borido plėvelę, taip padidinant medžiagos stiprumą ir atsparumą dilimui, o jo cheminės savybės yra puikios.
Visi žinome, kad medžiagos pobūdis lemia naudojimą, taigi, kokiais atvejais boro karbido milteliai pasižymi išskirtinėmis savybėmis?MTEP centro inžinieriaiUrbanMines Tech.Co., Ltd. padarė tokią santrauką.
Taikymasboro karbidas
1. Boro karbidas naudojamas kaip poliravimo abrazyvas
Boro karbidas kaip abrazyvas dažniausiai naudojamas safyro šlifavimui ir poliravimui.Tarp ypač kietų medžiagų boro karbido kietumas yra geresnis nei aliuminio oksido ir silicio karbido, antras po deimantų ir kubinio boro nitrido.Safyras yra idealiausia substrato medžiaga puslaidininkiniams GaN/Al 2 O3 šviesos diodams (LED), didelio masto integriniams grandynams SOI ir SOS bei superlaidžioms nanostruktūrų plėvelėms.Paviršiaus lygumas yra labai aukštas ir turi būti itin lygus. Jokio pažeidimo laipsnio.Dėl didelio safyro kristalo stiprumo ir kietumo (Mohso kietumas 9) jis sukėlė didelių sunkumų perdirbimo įmonėms.
Medžiagų ir šlifavimo požiūriu geriausios medžiagos safyro kristalams apdoroti ir šlifuoti yra sintetinis deimantas, boro karbidas, silicio karbidas ir silicio dioksidas.Dirbtinio deimanto kietumas yra per didelis (Mohso kietumas 10) šlifuojant safyro plokštelę, jis subraižys paviršių, turės įtakos plokštelės šviesos pralaidumui, o kaina brangi;nupjovus silicio karbidą, šiurkštumas RA paprastai būna didelis, o lygumas – prastas;Tačiau silicio dioksido kietumas nėra pakankamas (Mohso kietumas 7), o šlifavimo jėga yra prasta, o tai atima daug laiko ir reikalauja daug darbo šlifavimo procese.Todėl boro karbido abrazyvas (Mohso kietumas 9,3) tapo idealiausia medžiaga safyro kristalams apdirbti ir šlifuoti, puikiai tinka dvipusiam safyro plokštelių šlifavimui ir safyro pagrindu pagamintų LED epitaksinių plokštelių atgal retinimui ir poliravimui.
Verta paminėti, kad kai boro karbido temperatūra viršija 600 ° C, paviršius oksiduojasi į B2O3 plėvelę, kuri ją tam tikru mastu suminkštins, todėl netinka sausam šlifavimui per aukštoje temperatūroje abrazyviniuose įrenginiuose, tinka tik skystam šlifavimui.Tačiau ši savybė neleidžia B4C toliau oksiduotis, todėl jis turi unikalių pranašumų naudojant ugniai atsparias medžiagas.
2. Naudojimas ugniai atspariose medžiagose
Boro karbidas pasižymi antioksidacinėmis savybėmis ir atsparumu aukštai temperatūrai.Paprastai jis naudojamas kaip pažangios formos ir neformuotos ugniai atsparios medžiagos ir plačiai naudojamas įvairiose metalurgijos srityse, tokiose kaip plieninės krosnys ir krosnių baldai.
Atsižvelgiant į energijos taupymo ir suvartojimo mažinimo poreikius geležies ir plieno pramonėje bei lydant mažai anglies išskiriantį plieną ir itin mažai anglies dioksido išskiriantį plieną, mažai anglies dioksido išskiriančių anglies plytų (paprastai <8 % anglies kiekis) moksliniai tyrimai ir plėtra. su puikiais rezultatais pritraukė vis daugiau vidaus ir užsienio pramonės dėmesio.Šiuo metu mažai anglies dioksido išskiriančių magnezijos ir anglies plytų veikimas paprastai pagerinamas pagerinus surištos anglies struktūrą, optimizuojant magnezijos ir anglies plytų matricos struktūrą ir pridedant didelio efektyvumo antioksidantų.Tarp jų naudojama grafitizuota anglis, sudaryta iš pramoninio boro karbido ir iš dalies grafitintos suodžių.Juodieji kompozitiniai milteliai, naudojami kaip anglies šaltinis ir antioksidantas mažai anglies išskiriančioms magnezijos ir anglies plytoms, pasiekė gerų rezultatų.
Kadangi aukštoje temperatūroje boro karbidas tam tikru mastu suminkštės, jis gali būti pritvirtintas prie kitų medžiagų dalelių paviršiaus.Net jei produktas yra tankus, B2O3 oksido plėvelė ant paviršiaus gali sudaryti tam tikrą apsaugą ir atlikti antioksidacinį vaidmenį.Tuo pačiu metu, kadangi reakcijos metu susidarę stulpiniai kristalai pasiskirsto ugniai atsparios medžiagos matricoje ir tarpuose, sumažėja poringumas, pagerėja vidutinės temperatūros stiprumas, didėja susidarančių kristalų tūris, o tai gali išgydyti tūrį. susitraukimą ir sumažinti įtrūkimus.
3. Neperšaunamos medžiagos, naudojamos krašto apsaugai stiprinti
Dėl didelio kietumo, didelio stiprumo, mažo savitojo svorio ir didelio balistinio atsparumo boro karbidas ypač atitinka lengvų neperšaunamų medžiagų tendenciją.Tai geriausia neperšaunama medžiaga, skirta apsaugoti orlaivius, transporto priemones, šarvus ir žmonių kūnus;šiuo metu,Kai kurios šalyspasiūlė nebrangius boro karbido antibalistinių šarvų tyrimus, kuriais siekiama skatinti plataus masto boro karbido antibalistinių šarvų naudojimą gynybos pramonėje.
4. Taikymas branduolinėje pramonėje
Boro karbidas turi didelį neutronų sugerties skerspjūvį ir platų neutronų energijos spektrą ir yra tarptautiniu mastu pripažintas kaip geriausias branduolinės pramonės neutronų sugėriklis.Tarp jų šiluminė boro-10 izotopo dalis yra net 347 × 10–24 cm2, nusileidžianti tik kai kuriems elementams, tokiems kaip gadolinis, samaris ir kadmis, ir yra efektyvus terminis neutronų absorberis.Be to, boro karbidas yra turtingas išteklių, atsparus korozijai, geras terminis stabilumas, negamina radioaktyvių izotopų, turi mažą antrinių spindulių energiją, todėl boro karbidas plačiai naudojamas kaip kontrolinės ir ekranuojančios medžiagos branduoliniuose reaktoriuose.
Pavyzdžiui, branduolinėje pramonėje aukštos temperatūros dujomis aušinamas reaktorius naudoja borą sugeriančią rutulinę išjungimo sistemą kaip antrąją išjungimo sistemą.Avarijos atveju, kai sugenda pirmoji išjungimo sistema, antroji išjungimo sistema naudoja daug boro karbido granulių Laisvas kritimas į reaktoriaus aktyviosios zonos atspindinčio sluoksnio kanalą ir pan., kad išjungtų reaktorių ir suvoktų šaltį. išjungimas, kai sugeriantis rutulys yra grafito rutulys, kuriame yra boro karbido.Pagrindinė boro karbido šerdies funkcija aukštos temperatūros dujomis aušinamame reaktoriuje yra valdyti reaktoriaus galią ir saugą.Anglies plyta yra impregnuota boro karbido neutronus sugeriančia medžiaga, kuri gali sumažinti reaktoriaus slėgio indo neutronų apšvitą.
Šiuo metu branduoliniams reaktoriams skirtos borido medžiagos daugiausia apima šias medžiagas: boro karbidą (valdymo strypai, ekranavimo strypai), boro rūgštį (moderatorius, aušinimo skystį), boro plieną (valdymo strypai ir branduolinio kuro bei branduolinių atliekų laikymo medžiagos), boro europio. (šerdies deginamos nuodingos medžiagos) ir kt.