El carbur de bor és un cristall negre amb brillantor metàl·lic, també conegut com a diamant negre, que pertany a materials no metàl·lics inorgànics. Actualment, tothom està familiaritzat amb el material del carbur de bor, que pot ser degut a l’aplicació de l’armadura a prova de bales, 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 micro-fractura per absorbir projectils. L’efecte de l’energia, mantenint la càrrega el més baix possible. Però, de fet, Boron Carbide té moltes altres propietats úniques, cosa que pot fer que tingui un paper important en els abrasius, materials refractaris, indústria nuclear, aeroespacial i altres camps.
Propietats decarbur de bor
Pel que fa a propietats físiques, la duresa del carbur de bor és només després del diamant i el nitrur de bore cúbic, i encara pot mantenir una gran resistència a temperatures elevades, 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 és només de 2,52 g/ cm3), més lleuger que els materials ceràmics ordinaris i es pot utilitzar al camp aeroespacial; El carbur de boro 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, Boron Carbide té un punt de fusió elevat, un mòdul elàstic elevat, un coeficient d’expansió baixa i bons aquests avantatges el converteixen en un material d’aplicació potencial en molts camps com la metal·lúrgia, la indústria química, la maquinària, la indústria aeroespacial i la indústria militar. Per exemple, parts resistents a la corrosió i resistents al desgast, fent armadures a prova de bala, barres de control del reactor i elements termoelèctrics, etc.
En termes de propietats químiques, el carbur de bor no reacciona amb els àcids, els alcalis i la majoria de compostos inorgànics a temperatura ambient i gairebé no reacciona amb oxigen i gasos halògens a temperatura ambient i les seves propietats químiques són estables. A més, la pols de carbur de bor és activada per halògens com a agent d’avantguarda d’acer, i el bor s’infiltra a la superfície d’acer per formar una pel·lícula de ferro, millorant així la resistència 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, de manera que en quines aplicacions en pols de carbur de Boron té un rendiment excel·lent?Els enginyers del centre de R + DUrbanmines Tech.Co., Ltd. va fer el resum següent.
Aplicació decarbur de bor
1. El carbur de bor s’utilitza com a abrasiu polit
L’aplicació del carbur de bor com a abrasiu s’utilitza principalment per a la mòlta i el polit de safir. Entre els materials superhards, la duresa del carbur de bor és millor que la de l’òxid d’alumini i el carbur de silici, en segon lloc només al diamant i al nitrur de boro cúbic. Sapphire és el material de substrat més ideal per a díodes de llum semiconductors GaN/AL 2 O3 (LEDs), circuits integrats a gran escala SOI i SOS i pel·lícules de nanoestructura superconductors. La suavitat de la superfície és molt elevada i ha de ser ultra lliscal sense danys. A causa de l'elevada força i la gran duresa del cristall de safir (Mohs Hardness 9), ha aportat grans dificultats al processament de les empreses.
Des de la perspectiva dels materials i la mòlta, els millors materials per processar i triturar els cristalls de safir són diamants sintètics, carbur de bor, carbur de silici i diòxid de silici. La duresa del diamant artificial és massa alta (Hardness Mohs 10) Quan es tritura la hòstia de safir, es rascarà la superfície, afectarà la transmissió de la llum de la hòstia i el preu és car; Després de tallar el carbur de silici, la rugositat RA sol ser alta i la planitud és pobra; Tanmateix, la duresa de la sílice no és suficient (Mohs Hardness 7), i la força de mòlta és pobra, cosa que requereix temps i intensa en el treball en el procés de mòlta. Per tant, el carbur de boro abrasiu (Mohs Hardness 9.3) s’ha convertit en el material més ideal per processar i triturar cristalls de safir i té un excel·lent rendiment en la mòlta de doble cara de les hòsties de safir i l’aprimament d’esquena i el polit 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 a la pel·lícula B2O3, que la suavitzarà fins a un cert punt, de manera que no és adequada per a la trituració seca a una temperatura massa alta en aplicacions abrasives, només adequada per polir líquids. Tanmateix, aquesta propietat impedeix que B4C s’oxidi encara més, fent que tingui avantatges únics en l’aplicació de materials refractaris.
2. Aplicació en materials refractaris
El carbur de boro té les característiques de la anti-oxidació i la resistència a la temperatura. Generalment s’utilitza com a materials refractaris de forma avançada i sense encapçalament i s’utilitza àmpliament en diversos camps de metal·lúrgia, com ara estufes d’acer i mobles de forn.
Amb les necessitats d’estalvi d’energia i reducció de consum de la indústria siderúrgica i la fosa d’acer baix en carboni i d’acer ultra-baix en carboni, la investigació i el desenvolupament de maons de baix en carboni en carboni (generalment <8% contingut de carboni) amb un excel·lent rendiment ha cridat més l’atenció de les indústries domèstiques i estrangeres. Actualment, el rendiment de maons de magnesi-carboni baix en carboni es millora generalment millorant l'estructura de carboni unida, optimitzant l'estructura de la matriu dels maons de magnesi-carboni i afegint antioxidants d'alta eficiència. Entre ells, s'utilitza carboni grafititzat compost per carbur de bor de grau industrial i parcialment de carboni grafititzat. La pols composta negra, utilitzada com a font de carboni i antioxidant per a maons de magnesi-carboni baix en carboni, ha aconseguit bons resultats.
Atès que el carbur de bor es suavitzarà fins a un cert punt a alta temperatura, es pot unir a la superfície d'altres partícules materials. Tot i que el producte està densificat, la pel·lícula d’òxid 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 les llacunes del material refractari, la porositat es redueix, es millora la força de temperatura mitjana i el volum dels cristalls generats s’expandeix, cosa que pot curar la contracció del volum i reduir les esquerdes.
3. Materials a prova de bala que s’utilitzen 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 és especialment en línia amb la tendència de materials lleugers a prova de bala. És el millor material a prova de bala per a la protecció dels avions, vehicles, armadures i cossos humans; Actualment,Alguns païsoshan proposat una investigació contra les armadures anti-balístiques de carbur de baix cost, amb l'objectiu de promoure l'ús a gran escala de l'armadura anti-balística de carbur de bor a la indústria de la defensa.
4. Aplicació a la indústria nuclear
El carbur de boro té una secció d’absorció de neutrons elevada i un ampli espectre d’energia de neutrons i és reconegut internacionalment com el millor absorbidor de neutrons per a la indústria nuclear. Entre ells, la secció tèrmica de l’isòtop boron-10 és de 347 × 10-24 cm2, en segon lloc només a uns quants elements com el gadolinium, 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, una bona estabilitat tèrmica, no produeix isòtops radioactius i té una baixa energia de raigs secundaris, de manera que el carbur de bor és àmpliament utilitzat com a materials de control i materials blindatge en reactors nuclears.
Per exemple, a la indústria nuclear, el reactor refrigerat per gas a alta temperatura utilitza el sistema d’apagada de boles que absorbeix el bor com a segon sistema d’apagada. En cas d’accident, quan el primer sistema d’apagada falla, el segon sistema d’apagada utilitza un gran nombre de pellets de carbur de boro cauen al canal de la capa reflectant del nucli del reactor, etc., per tancar el reactor i adonar -se de l’apagada en fred, en què la bola absorbida és una bola de grafit que conté carbur de boró. La funció principal del nucli de carbur de bor al reactor refrigerat per gas a 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, cosa que pot reduir la irradiació de neutrons del recipient de pressió del reactor.
Actualment, els materials borides per als reactors nuclears inclouen principalment els materials següents: carbur de bor (barres de control, canyes de blindatge), àcid bòric (moderador, refrigerant), acer de bor (barres de control i materials d’emmagatzematge per a combustible nuclear i residus nuclears), boro europium (material de verí cremat), etc.