Bor karbidi, qeyri-üzvi qeyri-metal materiallara aid olan metal parıltılı qara kristaldır, qara almaz kimi də tanınır. Hazırda hər kəs bor karbidinin materialı ilə tanışdır ki, bu da güllə keçirməyən zirehin tətbiqi ilə əlaqəli ola bilər, çünki keramika materialları arasında ən aşağı sıxlığa malikdir, yüksək elastiklik modulu və yüksək sərtlik üstünlüklərinə malikdir və mərmiləri udmaq üçün mikro sınıqlardan yaxşı istifadə edə bilər. Yükü mümkün qədər aşağı saxlayarkən enerjinin təsiri. Əslində, bor karbidinin bir çox digər unikal xüsusiyyətləri var ki, bu da onu aşındırıcı materiallarda, odadavamlı materiallarda, nüvə sənayesində, aerokosmik və digər sahələrdə mühüm rol oynaya bilər.
Xüsusiyyətləribor karbidi
Fiziki xüsusiyyətlər baxımından bor karbidinin sərtliyi yalnız almaz və kub bor nitridindən sonradır və yüksək temperaturda yüksək möhkəmliyi qoruyub saxlaya bilir ki, bu da ideal yüksək temperaturda aşınmaya davamlı material kimi istifadə edilə bilər; bor karbidinin sıxlığı çox azdır (nəzəri sıxlıq cəmi 2,52 q/sm3), adi keramika materiallarından daha yüngüldür və aerokosmik sahədə istifadə edilə bilər; bor karbidi güclü neytron udma qabiliyyətinə, yaxşı istilik sabitliyinə və 2450 ° C ərimə nöqtəsinə malikdir, buna görə də nüvə sənayesində də geniş istifadə olunur. Neytronun neytron udma qabiliyyəti B elementləri əlavə etməklə daha da yaxşılaşdırıla bilər; xüsusi morfologiya və quruluşa malik bor karbid materialları da xüsusi fotoelektrik xüsusiyyətlərə malikdir; bundan əlavə, bor karbidi yüksək ərimə nöqtəsinə, yüksək elastiklik moduluna, aşağı genişlənmə əmsalına və yaxşı xüsusiyyətlərə malikdir. Bu üstünlüklər onu metallurgiya, kimya sənayesi, maşınqayırma, aerokosmik və hərbi sənaye kimi bir çox sahələrdə potensial tətbiq materialına çevirir. Məsələn, korroziyaya və aşınmaya davamlı hissələr, güllə keçirməyən zireh, reaktor idarəetmə çubuqları və termoelektrik elementlərin hazırlanması və s.
Kimyəvi xüsusiyyətlərinə görə, bor karbidi otaq temperaturunda turşular, qələvilər və əksər qeyri-üzvi birləşmələrlə reaksiyaya girmir və otaq temperaturunda oksigen və halogen qazları ilə demək olar ki, reaksiyaya girmir və kimyəvi xüsusiyyətləri sabitdir. Bundan əlavə, bor karbid tozu halogen tərəfindən poladın əridilməsi üçün vasitə kimi aktivləşdirilir və bor poladın səthinə infiltrasiya olunaraq dəmir borid təbəqəsi əmələ gətirir və bununla da materialın möhkəmliyini və aşınma müqavimətini artırır və kimyəvi xüsusiyyətləri əladır.
Hamımız bilirik ki, materialın təbiəti istifadəni müəyyən edir, bəs bor karbid tozu hansı tətbiqlərdə üstün performansa malikdir?Tədqiqat və İnkişaf Mərkəzinin mühəndisləriUrbanMines Texnologiya.Co., Ltd. aşağıdakı xülasəni verdi.
Tətbiqibor karbidi
1. Bor karbidi cilalama aşındırıcı kimi istifadə olunur
Bor karbidinin aşındırıcı kimi tətbiqi əsasən sapfirin üyüdülməsi və cilalanması üçün istifadə olunur. Super sərt materiallar arasında bor karbidinin sərtliyi alüminium oksidi və silikon karbidindən daha yaxşıdır, yalnız almaz və kub bor nitridindən sonra ikinci yerdədir. Safir yarımkeçirici GaN/Al2O3 işıq yayan diodlar (LED), genişmiqyaslı inteqral sxemlər SOI və SOS və superkeçirici nanostrukturlu filmlər üçün ən ideal substrat materialıdır. Səthin hamarlığı çox yüksəkdir və ultra hamar olmalıdır. Zərər dərəcəsi yoxdur. Safir kristalının yüksək möhkəmliyi və yüksək sərtliyi (Mohs sərtliyi 9) səbəbindən emal müəssisələrinə böyük çətinliklər gətirmişdir.
Materiallar və üyütmə baxımından sapfir kristallarının emalı və üyüdülməsi üçün ən yaxşı materiallar sintetik almaz, bor karbidi, silikon karbid və silikon dioksiddir. Süni almazın sərtliyi sapfir lövhəsini üyüdərkən çox yüksəkdir (Mohs sərtliyi 10), səthi cızır, lövhənin işıq keçiriciliyinə təsir göstərir və qiyməti bahadır; silikon karbidini kəsdikdən sonra kobudluq RA adətən yüksək olur və düzlük zəifdir; Lakin silisiumun sərtliyi kifayət deyil (Mohs sərtliyi 7) və üyütmə qüvvəsi zəifdir ki, bu da üyütmə prosesində vaxt aparan və əmək tələb edən bir prosesdir. Buna görə də, bor karbid aşındırıcısı (Mohs sərtliyi 9.3) sapfir kristallarının emalı və üyüdülməsi üçün ən ideal material halına gəlmişdir və sapfir lövhələrinin iki tərəfli üyüdülməsində və sapfir əsaslı LED epitaksial lövhələrin arxa incəldilməsində və cilalanmasında əla performansa malikdir.
Qeyd etmək lazımdır ki, bor karbidi 600°C-dən yuxarı olduqda, səth B2O3 təbəqəsinə oksidləşəcək və bu da onu müəyyən dərəcədə yumşaldır, buna görə də aşındırıcı tətbiqlərdə çox yüksək temperaturda quru üyütmə üçün uyğun deyil, yalnız maye üyütməni cilalamaq üçün uyğundur. Lakin bu xüsusiyyət B4C-nin daha da oksidləşməsinin qarşısını alır və bu da odadavamlı materialların tətbiqində unikal üstünlüklərə malikdir.
2. Odadavamlı materiallarda tətbiq
Bor karbidi antioksidləşmə və yüksək temperatur müqaviməti xüsusiyyətlərinə malikdir. Ümumiyyətlə qabaqcıl formalı və formasız odadavamlı materiallar kimi istifadə olunur və polad sobalar və soba mebelləri kimi metallurgiyanın müxtəlif sahələrində geniş istifadə olunur.
Dəmir-polad sənayesində enerjiyə qənaət və istehlakın azaldılması, eləcə də aşağı karbonlu poladın və ultra aşağı karbonlu poladın əridilməsi ehtiyacları ilə, əla performansa malik aşağı karbonlu maqnezium-karbon kərpiclərinin (ümumiyyətlə <8% karbon tərkibli) tədqiqi və inkişafı yerli və xarici sənaye sahələrinin getdikcə daha çox diqqətini cəlb etmişdir. Hazırda aşağı karbonlu maqnezium-karbon kərpiclərinin performansı ümumiyyətlə birləşdirilmiş karbon strukturunu təkmilləşdirmək, maqnezium-karbon kərpiclərinin matris strukturunu optimallaşdırmaq və yüksək səmərəli antioksidantlar əlavə etməklə yaxşılaşdırılır. Bunların arasında sənaye dərəcəli bor karbidindən və qismən qrafitləşdirilmiş karbon qarasından ibarət qrafitləşdirilmiş karbon istifadə olunur. Aşağı karbonlu maqnezium-karbon kərpicləri üçün karbon mənbəyi və antioksidant kimi istifadə edilən qara kompozit toz yaxşı nəticələr əldə etmişdir.
Bor karbidi yüksək temperaturda müəyyən dərəcədə yumşaldığı üçün digər material hissəciklərinin səthinə yapışdırıla bilər. Məhsul sıxlaşsa belə, səthdəki B2O3 oksid təbəqəsi müəyyən bir qoruma yarada və antioksidləşmə rolunu oynaya bilər. Eyni zamanda, reaksiya nəticəsində yaranan sütunlu kristallar odadavamlı materialın matrisində və boşluqlarında paylandığı üçün məsaməlilik azalır, mühitin temperatur möhkəmliyi artır və yaranan kristalların həcmi genişlənir ki, bu da həcm büzülməsini sağalda və çatları azalda bilər.
3. Milli müdafiəni gücləndirmək üçün istifadə olunan gülləkeçirməz materiallar
Yüksək sərtliyi, yüksək möhkəmliyi, kiçik xüsusi çəkisi və yüksək səviyyəli ballistik müqaviməti sayəsində bor karbidi xüsusilə yüngül güllə keçirməyən materialların trendinə uyğundur. Hazırda təyyarələrin, nəqliyyat vasitələrinin, zirehlərin və insan bədənlərinin qorunması üçün ən yaxşı güllə keçirməyən materialdır.Bəzi ölkələrmüdafiə sənayesində bor karbid anti-ballistik zirehinin geniş miqyaslı istifadəsini təşviq etmək məqsədi ilə aşağı qiymətli bor karbid anti-ballistik zireh tədqiqatı təklif etdilər.
4. Nüvə sənayesində tətbiq
Bor karbidi yüksək neytron udma en kəsiyinə və geniş neytron enerji spektrinə malikdir və beynəlxalq səviyyədə nüvə sənayesi üçün ən yaxşı neytron uducu kimi tanınır. Bunların arasında bor-10 izotopunun istilik kəsiyi 347×10-24 sm2-ə qədərdir və qadolinium, samarium və kadmium kimi bir neçə elementdən sonra ikinci yerdədir və səmərəli istilik neytron uducusudur. Bundan əlavə, bor karbidi ehtiyatlarla zəngindir, korroziyaya davamlıdır, yaxşı istilik stabilliyinə malikdir, radioaktiv izotoplar əmələ gətirmir və aşağı ikinci dərəcəli şüa enerjisinə malikdir, buna görə də bor karbidi nüvə reaktorlarında nəzarət materialları və qoruyucu materiallar kimi geniş istifadə olunur.
Məsələn, nüvə sənayesində yüksək temperaturlu qazla soyudulan reaktor ikinci bağlama sistemi kimi bor udma topu bağlama sistemindən istifadə edir. Qəza halında, birinci bağlama sistemi sıradan çıxdıqda, ikinci bağlama sistemi reaktoru bağlamaq və soyuq bağlamanı həyata keçirmək üçün çox sayda bor karbid qranullarından istifadə edir. Bu zaman reaktor nüvəsinin əks etdirici təbəqəsinin kanalına sərbəst düşmə baş verir və s., udma topu bor karbidi olan qrafit topudur. Yüksək temperaturlu qazla soyudulan reaktorda bor karbid nüvəsinin əsas funksiyası reaktorun gücünü və təhlükəsizliyini idarə etməkdir. Karbon kərpic bor karbid neytron udma materialı ilə hopdurulur ki, bu da reaktor təzyiq qabının neytron şüalanmasını azalda bilər.
Hazırda nüvə reaktorları üçün borid materialları əsasən aşağıdakı materialları əhatə edir: bor karbidi (idarəetmə çubuqları, qoruyucu çubuqlar), bor turşusu (moderator, soyuducu), bor poladı (nüvə yanacağı və nüvə tullantıları üçün idarəetmə çubuqları və saxlama materialları), bor Europium (nüvə yanan zəhər materialı) və s.