El carbur de bor és un cristall negre amb brillantor metàl·lic, també conegut com a diamant negre, que pertany a materials inorgànics no metàl·lics. Actualment, tothom està familiaritzat amb el material de carbur de bor, que pot ser degut a l'aplicació d'armadura antibales, perquè té la densitat més baixa entre els materials ceràmics, té els avantatges d'un mòdul elàstic elevat i una gran duresa i pot aconseguir un bon ús. de microfractura per absorbir projectils. L'efecte de l'energia, mantenint la càrrega el més baixa possible. Però, de fet, el carbur de bor té moltes altres propietats úniques, que poden fer que tingui un paper important en abrasius, materials refractaris, indústria nuclear, aeroespacial i altres camps.
Propietats decarbur de bor
Pel que fa a les propietats físiques, la duresa del carbur de bor només és després del diamant i el nitrur de bor cúbic, i encara pot mantenir una alta resistència a altes temperatures, que es pot utilitzar com a material ideal resistent al desgast a alta temperatura; la densitat del carbur de bor és molt petita (la densitat teòrica només és de 2,52 g/cm3), més lleugera que els materials ceràmics ordinaris i es pot utilitzar en el camp aeroespacial; El carbur de bor té una forta capacitat d'absorció de neutrons, una bona estabilitat tèrmica i un punt de fusió de 2450 ° C, de manera que també s'utilitza àmpliament a la indústria nuclear. La capacitat d'absorció de neutrons del neutró es pot millorar encara més afegint elements B; Els materials de carbur de bor amb morfologia i estructura específiques també tenen propietats fotoelèctriques especials; a més, el carbur de bor té un alt punt de fusió, un alt mòdul elàstic, un baix coeficient d'expansió i un bon. Aquests avantatges el converteixen en un material d'aplicació potencial en molts camps com ara la metal·lúrgia, la indústria química, la maquinària, la indústria aeroespacial i militar. Per exemple, peces resistents a la corrosió i al desgast, fabricació d'armadures antibales, barres de control del reactor i elements termoelèctrics, etc.
Pel que fa a les propietats químiques, el carbur de bor no reacciona amb àcids, àlcalis i la majoria de compostos inorgànics a temperatura ambient, i gairebé no reacciona amb oxigen i gasos halogens a temperatura ambient, i les seves propietats químiques són estables. A més, l'halogen activa la pols de carbur de bor com a agent de borur d'acer, i el bor s'infiltra a la superfície de l'acer per formar una pel·lícula de borur de ferro, millorant així la força i la resistència al desgast del material, i les seves propietats químiques són excel·lents.
Tots sabem que la naturalesa del material determina l'ús, per tant, en quines aplicacions la pols de carbur de bor té un rendiment excepcional?Els enginyers del centre d'R+D deTècnica UrbanMines.Co., Ltd. va fer el resum següent.
Aplicació decarbur de bor
1. El carbur de bor s'utilitza com a abrasiu de poliment
L'aplicació de carbur de bor com a abrasiu s'utilitza principalment per a la mòlta i el poliment de safir. Entre els materials súper durs, la duresa del carbur de bor és millor que la de l'òxid d'alumini i el carbur de silici, només per darrere del diamant i el nitrur de bor cúbic. El safir és el material de substrat més ideal per a díodes emissors de llum (LED) semiconductors GaN/Al 2 O3, circuits integrats a gran escala SOI i SOS i pel·lícules de nanoestructura superconductores. La suavitat de la superfície és molt alta i ha de ser ultra llisa Sense cap grau de dany. A causa de l'alta resistència i l'alta duresa del cristall de safir (duresa Mohs 9), ha comportat grans dificultats a les empreses de processament.
Des del punt de vista dels materials i la mòlta, els millors materials per processar i moldre cristalls de safir són el diamant sintètic, el carbur de bor, el carbur de silici i el diòxid de silici. La duresa del diamant artificial és massa alta (duresa Mohs 10) quan es tritura l'hòstia de safir, ratllarà la superfície, afectarà la transmitància de la llum de l'hòstia i el preu és car; després de tallar el carbur de silici, la rugositat RA sol ser alta i la planitud és pobre; Tanmateix, la duresa de la sílice no és suficient (duresa Mohs 7) i la força de mòlta és pobra, la qual cosa requereix molt de temps i de mà d'obra en el procés de mòlta. Per tant, l'abrasiu de carbur de bor (duresa Mohs 9.3) s'ha convertit en el material més ideal per processar i triturar cristalls de safir i té un rendiment excel·lent en la mòlta a doble cara de les hòsties de safir i l'aprimament i el poliment posterior de les hòsties epitaxials LED basades en safir.
Val la pena esmentar que quan el carbur de bor està per sobre dels 600 ° C, la superfície s'oxidarà en una pel·lícula de B2O3, que la suavitzarà fins a cert punt, de manera que no és adequat per a la mòlta en sec a una temperatura massa alta en aplicacions abrasives, només és adequat. per polir mòlta líquida. No obstant això, aquesta propietat evita que el B4C s'oxidi encara més, el que fa que tingui avantatges únics en l'aplicació de materials refractaris.
2. Aplicació en materials refractaris
El carbur de bor té les característiques d'antioxidació i resistència a altes temperatures. Generalment s'utilitza com a materials refractaris de forma avançada i sense forma i s'utilitza àmpliament en diversos camps de la metal·lúrgia, com ara estufes d'acer i mobles de forn.
Amb les necessitats d'estalvi d'energia i reducció del consum a la indústria siderúrgica i la fosa d'acer amb baix contingut de carboni i acer ultra baix en carboni, la investigació i desenvolupament de maons de magnesi i carboni amb baixes emissions de carboni (generalment <8% de contingut de carboni) amb un rendiment excel·lent ha atret cada cop més l'atenció de les indústries nacionals i estrangeres. Actualment, el rendiment dels maons de magnesia-carboni baix en carboni es millora generalment millorant l'estructura de carboni unida, optimitzant l'estructura de la matriu dels maons de magnesia-carboni i afegint antioxidants d'alta eficiència. Entre ells, s'utilitza carboni grafititzat compost de carbur de bor de grau industrial i negre de carboni parcialment grafititzat. La pols composta negra, utilitzada com a font de carboni i antioxidant per a maons de magnesia-carboni baix en carboni, ha aconseguit bons resultats.
Com que el carbur de bor s'estovarà fins a cert punt a alta temperatura, es pot unir a la superfície d'altres partícules de material. Fins i tot si el producte està densificat, la pel·lícula d'òxid de B2O3 a la superfície pot formar una certa protecció i tenir un paper anti-oxidació. Al mateix temps, com que els cristalls columnars generats per la reacció es distribueixen a la matriu i els buits del material refractari, es redueix la porositat, es millora la resistència a la temperatura mitjana i s'expandeix el volum dels cristalls generats, cosa que pot curar el volum. contracció i reduir les esquerdes.
3. Materials antibales utilitzats per millorar la defensa nacional
A causa de la seva alta duresa, alta resistència, petita gravetat específica i alt nivell de resistència balística, el carbur de bor està especialment en línia amb la tendència dels materials lleugers a prova de bales. És el millor material antibales per a la protecció d'avions, vehicles, blindatges i cossos humans; actualment,Alguns païsoshan proposat investigacions de blindatge antibalístic de carbur de bor de baix cost, amb l'objectiu de promoure l'ús a gran escala de blindatge antibalístic de carbur de bor a la indústria de defensa.
4. Aplicació a la indústria nuclear
El carbur de bor té una alta secció transversal d'absorció de neutrons i un ampli espectre d'energia de neutrons, i és reconegut internacionalment com el millor absorbent de neutrons per a la indústria nuclear. Entre ells, la secció tèrmica de l'isòtop de bor-10 és tan alta com 347 × 10-24 cm2, només per darrere d'alguns elements com el gadolini, el samari i el cadmi, i és un absorbidor de neutrons tèrmics eficient. A més, el carbur de bor és ric en recursos, resistent a la corrosió, bona estabilitat tèrmica, no produeix isòtops radioactius i té una baixa energia de raigs secundaris, de manera que el carbur de bor s'utilitza àmpliament com a materials de control i materials de blindatge en reactors nuclears.
Per exemple, a la indústria nuclear, el reactor refrigerat per gas d'alta temperatura utilitza un sistema d'aturada de boles que absorbeix bor com a segon sistema d'aturada. En cas d'accident, quan falla el primer sistema d'aturada, el segon sistema d'aturada utilitza un gran nombre de pellets de carbur de bor Caiguda lliure al canal de la capa reflectora del nucli del reactor, etc., per apagar el reactor i adonar-se del fred. apagada, on la bola absorbent és una bola de grafit que conté carbur de bor. La funció principal del nucli de carbur de bor al reactor refrigerat per gas d'alta temperatura és controlar la potència i la seguretat del reactor. El maó de carboni està impregnat amb material absorbent de neutrons de carbur de bor, que pot reduir la irradiació de neutrons del recipient a pressió del reactor.
Actualment, els materials de borur per als reactors nuclears inclouen principalment els següents materials: carbur de bor (barres de control, barres de protecció), àcid bòric (moderador, refrigerant), acer de bor (barres de control i materials d'emmagatzematge de combustible nuclear i residus nuclears), bor europi (material verí combustible del nucli), etc.