Bor karbid je crni kristal metalnog sjaja, poznat i kao crni dijamant, koji pripada neorganskim nemetalnim materijalima. Trenutno je svima poznat materijal bor karbida, što može biti posljedica primjene neprobojnog oklopa, jer ima najmanju gustoću među keramičkim materijalima, ima prednosti visokog modula elastičnosti i velike tvrdoće, te može postići dobru upotrebu. mikro-frakture za apsorpciju projektila. Efekat energije, uz održavanje što je moguće nižeg opterećenja. Ali u stvari, borov karbid ima mnoga druga jedinstvena svojstva, zbog kojih može igrati važnu ulogu u abrazivima, vatrostalnim materijalima, nuklearnoj industriji, zrakoplovstvu i drugim poljima.
Properties ofbor karbida
Po fizičkim svojstvima, tvrdoća bor karbida je tek iza dijamanta i kubnog bor nitrida, i još uvijek može održati visoku čvrstoću na visokim temperaturama, što se može koristiti kao idealan materijal otporan na visoke temperature; gustoća borovog karbida je vrlo mala (teorijska gustina je samo 2,52 g/cm3), lakša je od običnih keramičkih materijala i može se koristiti u svemirskom polju; bor karbid ima jaku sposobnost apsorpcije neutrona, dobru termičku stabilnost i tačku topljenja od 2450°C, pa se također široko koristi u nuklearnoj industriji. Sposobnost neutrona apsorpcije neutrona može se dodatno poboljšati dodavanjem B elemenata; bor karbidni materijali sa specifičnom morfologijom i strukturom takođe imaju posebna fotoelektrična svojstva; pored toga, borov karbid ima visoku tačku topljenja, visok modul elastičnosti, nizak koeficijent ekspanzije i dobar. Ove prednosti ga čine potencijalnim materijalom za primenu u mnogim oblastima kao što su metalurgija, hemijska industrija, mašinerija, vazduhoplovstvo i vojna industrija. Na primjer, dijelovi otporni na koroziju i habanje, izradu neprobojnih oklopa, upravljačkih šipki reaktora i termoelektričnih elemenata itd.
Što se tiče hemijskih svojstava, bor karbid ne reaguje sa kiselinama, alkalijama i većinom neorganskih jedinjenja na sobnoj temperaturi, a na sobnoj temperaturi jedva reaguje sa kiseonikom i halogenim gasovima, a hemijska svojstva su mu stabilna. Osim toga, prah bor karbida aktivira se halogenom kao sredstvom za borenje čelika, a bor se infiltrira na površini čelika kako bi se formirao film od željeznog borida, čime se povećava čvrstoća i otpornost materijala na habanje, a njegova kemijska svojstva su odlična.
Svi znamo da priroda materijala određuje upotrebu, pa u kojim aplikacijama prah bora karbida ima izvanredne performanse?Inženjeri R&D centra uUrbanMines Tech.Co., Ltd. je napravio sljedeći sažetak.
Primjena odbor karbida
1. Bor karbid se koristi kao abraziv za poliranje
Primjena bor karbida kao abraziva uglavnom se koristi za brušenje i poliranje safira. Među supertvrdim materijalima, tvrdoća bor karbida je bolja od tvrdoće aluminijum oksida i silicijum karbida, druga iza dijamanta i kubnog bor nitrida. Safir je najidealniji materijal supstrata za poluvodičke GaN/Al 2 O3 diode koje emituju svjetlost (LED), velika integrirana kola SOI i SOS i supravodljive nanostrukturne filmove. Glatkost površine je vrlo visoka i mora biti ultra glatka Bez stepena oštećenja. Zbog visoke čvrstoće i visoke tvrdoće safirnog kristala (tvrdoća po Mohsu 9), donio je velike poteškoće prerađivačkim preduzećima.
Iz perspektive materijala i brušenja, najbolji materijali za obradu i brušenje safirnih kristala su sintetički dijamant, bor karbid, silicijum karbid i silicijum dioksid. Tvrdoća umjetnog dijamanta je previsoka (tvrdoća po Mohsu 10) prilikom mljevenja safirne pločice, izgrebat će površinu, utjecati na propusnost svjetlosti pločice, a cijena je skupa; nakon rezanja silicijum karbida, hrapavost RA je obično visoka, a ravnost je loša; Međutim, tvrdoća silicijum dioksida nije dovoljna (tvrdoća po Mohsu 7), a sila brušenja je slaba, što je dugotrajno i radno intenzivno u procesu mljevenja. Stoga je abraziv od bor karbida (tvrdoća po Mohsu 9,3) postao najidealniji materijal za obradu i brušenje safirnih kristala, te ima odlične performanse u dvostranom brušenju safirnih pločica i stražnjem stanjivanju i poliranju LED epitaksijalnih pločica na bazi safira.
Vrijedi napomenuti da kada je karbid bora iznad 600°C, površina će se oksidirati u B2O3 film, koji će je do određene mjere omekšati, tako da nije pogodan za suho brušenje na previsokim temperaturama u abrazivnim aplikacijama, samo je prikladan za poliranje tečnog mljevenja. Međutim, ovo svojstvo sprječava da se B4C dalje oksidira, što ga čini jedinstvenim prednostima u primjeni vatrostalnih materijala.
2. Primjena u vatrostalnim materijalima
Bor karbid ima karakteristike antioksidacije i otpornosti na visoke temperature. Obično se koristi kao vatrostalni materijali naprednog oblika i bez oblika i široko se koristi u raznim poljima metalurgije, kao što su čelične peći i namještaj za peći.
Uz potrebe uštede energije i smanjenja potrošnje u industriji željeza i čelika i topljenja čelika s niskim udjelom ugljika i čelika s ultra niskim udjelom ugljika, istraživanje i razvoj niskougljičnih magnezijsko-ugljičnih opeka (uglavnom <8% sadržaja ugljika) sa odličnim performansama privlači sve više pažnje domaće i strane industrije. U ovom trenutku, performanse niskougljičnih magnezije-ugljičnih opeka općenito su poboljšane poboljšanjem povezane strukture ugljika, optimiziranjem matrične strukture magnezije-ugljičnih opeka i dodavanjem antioksidansa visoke efikasnosti. Među njima se koristi grafitizirani ugljik koji se sastoji od industrijskog borovog karbida i djelomično grafitizirane čađe. Crni kompozitni prah, koji se koristi kao izvor ugljika i antioksidans za niskougljične magnezijsko-karbonske cigle, postigao je dobre rezultate.
Budući da će karbid bora omekšati do određene mjere na visokoj temperaturi, može se pričvrstiti na površinu drugih čestica materijala. Čak i ako je proizvod zgusnut, B2O3 oksidni film na površini može stvoriti određenu zaštitu i igrati antioksidacijsku ulogu. U isto vrijeme, budući da su stupčasti kristali nastali reakcijom raspoređeni u matrici i prazninama vatrostalnog materijala, poroznost se smanjuje, jačina srednje temperature se poboljšava, a volumen nastalih kristala se širi, što može zacijeliti volumen skupljanje i smanjenje pukotina.
3. Neprobojni materijali koji se koriste za poboljšanje nacionalne odbrane
Zbog svoje velike tvrdoće, velike čvrstoće, male specifične težine i visokog nivoa balističke otpornosti, karbid bora je posebno u skladu sa trendom lakih neprobojnih materijala. To je najbolji neprobojni materijal za zaštitu aviona, vozila, oklopa i ljudskih tijela; trenutno,Neke zemljepredložili su jeftino istraživanje antibalističkog oklopa od karbida bora, s ciljem promoviranja široke upotrebe antibalističkog oklopa od karbida bora u odbrambenoj industriji.
4. Primjena u nuklearnoj industriji
Bor karbid ima visok presjek apsorpcije neutrona i širok spektar energije neutrona, te je međunarodno priznat kao najbolji apsorber neutrona za nuklearnu industriju. Među njima, termički presjek izotopa bora-10 je čak 347×10-24 cm2, drugi za nekoliko elemenata kao što su gadolinijum, samarijum i kadmijum, i efikasan je apsorber toplotnih neutrona. Osim toga, bor karbid je bogat resursima, otporan je na koroziju, ima dobru termičku stabilnost, ne proizvodi radioaktivne izotope i ima nisku energiju sekundarnih zraka, tako da se karbid bora široko koristi kao kontrolni materijali i zaštitni materijali u nuklearnim reaktorima.
Na primjer, u nuklearnoj industriji, visokotemperaturni plinski hlađeni reaktor koristi sistem za zatvaranje kuglica koje apsorbiraju bor kao drugi sistem isključivanja. U slučaju nesreće, kada prvi sistem isključivanja pokvari, drugi sistem isključivanja koristi veliki broj granula karbida bora koji slobodno pada u kanal reflektivnog sloja jezgre reaktora itd., kako bi se reaktor isključio i ostvario hladno isključenje, pri čemu je upijajuća lopta grafitna kugla koja sadrži bor karbid. Glavna funkcija jezgra od bor karbida u visokotemperaturnom plinskom hlađenom reaktoru je kontrola snage i sigurnosti reaktora. Ugljična cigla impregnirana je materijalom koji apsorbira neutrone od karbida bora, što može smanjiti neutronsko zračenje tlačne posude reaktora.
Trenutno, boridni materijali za nuklearne reaktore uglavnom uključuju sljedeće materijale: karbid bora (kontrolne šipke, zaštitne šipke), bornu kiselinu (moderator, rashladno sredstvo), čelik od bora (kontrolne šipke i materijali za skladištenje nuklearnog goriva i nuklearnog otpada), bor europuj (otrovni materijal koji se može zapaliti) itd.