U carburu di boru hè un cristallu neru cù una lucentezza metallica, cunnisciutu ancu cum'è diamante neru, chì appartene à i materiali inorganici non metallici. Attualmente, tutti cunnoscenu u materiale di u carburu di boru, chì pò esse duvutu à l'applicazione di armature antiproiettile, perchè hà a densità più bassa trà i materiali ceramici, hà i vantaghji di un altu modulu elasticu è di una alta durezza, è pò ottene un bon usu di a microfrattura per assorbe i prughjettili. L'effettu di l'energia, mantenendu u caricu u più bassu pussibule. Ma in realtà, u carburu di boru hà parechje altre proprietà uniche, chì ponu fà chì ghjoca un rolu impurtante in l'abrasivi, i materiali refrattari, l'industria nucleare, l'aerospaziale è altri campi.
Proprietà dicarburu di boru
In termini di proprietà fisiche, a durezza di u carburu di boru hè solu dopu à u diamante è u nitruru di boru cubicu, è pò ancu mantene una alta resistenza à alte temperature, chì pò esse adupratu cum'è un materiale ideale resistente à l'usura à alta temperatura; a densità di u carburu di boru hè assai chjuca (a densità teorica hè solu 2,52 g/cm3), più ligera di i materiali ceramici ordinari, è pò esse aduprata in u campu aerospaziale; u carburu di boru hà una forte capacità di assorbimentu di neutroni, una bona stabilità termica è un puntu di fusione di 2450 ° C, dunque hè ancu largamente adupratu in l'industria nucleare. A capacità di assorbimentu di neutroni di u neutrone pò esse ulteriormente migliorata aghjunghjendu elementi B; i materiali di carburu di boru cù una morfologia è una struttura specifiche anu ancu proprietà fotoelettriche speciali; in più, u carburu di boru hà un puntu di fusione altu, un modulu elasticu altu, un coefficientu di dilatazione bassu è un bonu Questi vantaghji ne facenu un materiale di applicazione potenziale in parechji campi cum'è a metallurgia, l'industria chimica, i macchinari, l'aerospaziale è l'industria militare. Per esempiu, pezzi resistenti à a corrosione è à l'usura, fabricazione di armature antiproiettile, barre di cuntrollu di reattori è elementi termoelettrici, ecc.
In termini di proprietà chimiche, u carburu di boru ùn reagisce micca cù l'acidi, l'alcali è a maiò parte di i cumposti inorganici à temperatura ambiente, è reagisce appena cù l'ossigenu è i gasi alogeni à temperatura ambiente, è e so proprietà chimiche sò stabili. Inoltre, a polvere di carburu di boru hè attivata da l'alogenu cum'è agente di borurazione di l'acciaiu, è u boru hè infiltratu nantu à a superficia di l'acciaiu per furmà una pellicola di boruru di ferru, aumentendu cusì a resistenza è a resistenza à l'usura di u materiale, è e so proprietà chimiche sò eccellenti.
Tutti sapemu chì a natura di u materiale determina l'usu, dunque in quali applicazioni a polvere di carburo di boru hà prestazioni eccezziunali?L'ingegneri di u centru di R&D diTecnulugia UrbanMinesCo., Ltd. hà fattu u seguente riassuntu.
Applicazione dicarburu di boru
1. U carburu di boru hè adupratu cum'è abrasivu di lucidatura
L'applicazione di u carburu di boru cum'è abrasivu hè principalmente aduprata per a macinazione è a lucidatura di u zaffiru. Frà i materiali superduri, a durezza di u carburu di boru hè megliu cà quella di l'ossidu d'aluminiu è di u carburu di siliciu, seconda solu à u diamante è u nitruru di boru cubicu. U zaffiru hè u materiale di substratu più ideale per i diodi emettitori di luce (LED) semiconduttori GaN/Al2O3, i circuiti integrati à grande scala SOI è SOS, è i filmi nanostrutturati superconduttori. A levigatezza di a superficia hè assai alta è deve esse ultra-liscia Nisun gradu di dannu. A causa di l'alta resistenza è di l'alta durezza di u cristallu di zaffiru (durezza Mohs 9), hà purtatu grandi difficultà à l'imprese di trasfurmazione.
Da u puntu di vista di i materiali è di a macinazione, i migliori materiali per a trasfurmazione è a macinazione di cristalli di zaffiro sò u diamante sinteticu, u carburo di boru, u carburo di siliciu è u diossidu di siliciu. A durezza di u diamante artificiale hè troppu alta (durezza Mohs 10) quandu si macina a cialda di zaffiro, si graffia a superficia, si affetta a trasmittanza di a luce di a cialda, è u prezzu hè caru; dopu avè tagliatu u carburo di siliciu, a rugosità RA hè di solitu alta è a planarità hè scarsa; Tuttavia, a durezza di a silice ùn hè micca abbastanza (durezza Mohs 7), è a forza di macinazione hè scarsa, ciò chì richiede tempu è travagliu in u prucessu di macinazione. Dunque, l'abrasivu di carburo di boru (durezza Mohs 9.3) hè diventatu u materiale più ideale per a trasfurmazione è a macinazione di cristalli di zaffiro, è hà prestazioni eccellenti in a macinazione à doppia faccia di cialde di zaffiro è in u diradamentu è a lucidatura di cialde epitassiali LED à basa di zaffiro.
Vale a pena mintuvà chì quandu u carburu di boru hè sopra à 600 ° C, a superficia serà ossidata in un film di B2O3, chì l'ammorbidirà finu à un certu puntu, dunque ùn hè micca adattatu per a macinazione a seccu à temperatura troppu alta in applicazioni abrasive, hè adattatu solu per a lucidatura di a macinazione liquida. Tuttavia, sta pruprietà impedisce à u B4C di esse ossidatu ulteriormente, dendu li vantaghji unichi in l'applicazione di materiali refrattari.
2. Applicazione in materiali refrattari
U carburu di boru hà e caratteristiche di antiossidazione è resistenza à e alte temperature. Hè generalmente adupratu cum'è materiale refrattariu avanzatu furmatu è senza forma è hè largamente adupratu in diversi campi di a metallurgia, cum'è e stufe d'acciaiu è i mobili di forni.
Cù i bisogni di risparmiu energeticu è di riduzione di u cunsumu in l'industria siderurgica è siderurgica è a fusione di l'acciaiu à bassu tenore di carbone è di l'acciaiu à bassu tenore di carbone, a ricerca è u sviluppu di mattoni di magnesia-carboniu à bassu tenore di carbone (generalmente <8% di cuntenutu di carbone) cù prestazioni eccellenti hà attiratu sempre più attenzione da l'industrie naziunali è straniere. Attualmente, e prestazioni di i mattoni di magnesia-carboniu à bassu tenore di carbone sò generalmente migliorate migliorandu a struttura di u carbone ligatu, ottimizendu a struttura di a matrice di i mattoni di magnesia-carboniu è aghjunghjendu antioxidanti ad alta efficienza. Trà questi, si usa u carbone grafitatu cumpostu da carburo di boru di qualità industriale è neru di carbone parzialmente grafitatu. A polvere cumposta nera, aduprata cum'è fonte di carbone è antioxidante per i mattoni di magnesia-carboniu à bassu tenore di carbone, hà ottenutu boni risultati.
Siccomu u carburu di boru s'ammorbidisce finu à un certu puntu à alta temperatura, pò esse attaccatu à a superficia di altre particelle di materiale. Ancu s'è u pruduttu hè densificatu, u filmu d'ossidu B2O3 nantu à a superficia pò furmà una certa prutezzione è ghjucà un rolu antioxidante. À u listessu tempu, postu chì i cristalli culunari generati da a reazione sò distribuiti in a matrice è in i spazii di u materiale refrattariu, a porosità hè ridutta, a resistenza à a temperatura media hè migliurata, è u vulume di i cristalli generati si espande, ciò chì pò guarisce a ritirata di u vulume è riduce e crepe.
3. Materiali antiproiettile usati per rinfurzà a difesa naziunale
A causa di a so alta durezza, alta resistenza, bassa gravità specifica è altu livellu di resistenza balistica, u carburu di boru hè particularmente in linea cù a tendenza di i materiali antiproiettile leggeri. Hè u megliu materiale antiproiettile per a prutezzione di aerei, veiculi, armature è corpi umani; attualmente,Certi paesianu prupostu una ricerca nantu à l'armature antibalistiche in carburo di boro à bassu costu, cù l'obiettivu di prumove l'usu à grande scala di l'armature antibalistiche in carburo di boro in l'industria di a difesa.
4. Applicazione in l'industria nucleare
U carburu di boru hà una sezione trasversale d'assorbimentu di neutroni elevata è un largu spettru d'energia di neutroni, è hè internaziunalmente ricunnisciutu cum'è u megliu assorbitore di neutroni per l'industria nucleare. Frà questi, a sezione termica di l'isotopu boru-10 hè alta cum'è 347 × 10-24 cm2, seconda solu à pochi elementi cum'è u gadoliniu, u samariu è u cadmiu, è hè un assorbitore termicu di neutroni efficiente. Inoltre, u carburu di boru hè riccu di risorse, resistente à a corrosione, bona stabilità termica, ùn produce micca isotopi radioattivi è hà una bassa energia di raggi secundarii, dunque u carburu di boru hè largamente adupratu cum'è materiale di cuntrollu è materiale di schermatura in i reattori nucleari.
Per esempiu, in l'industria nucleare, u reattore raffreddato à gas à alta temperatura usa un sistema di spegnimentu à palla assorbente di boru cum'è secondu sistema di spegnimentu. In casu d'accidente, quandu u primu sistema di spegnimentu falla, u secondu sistema di spegnimentu usa un gran numeru di pellet di carburo di boru chì cascanu liberamente in u canale di u stratu riflettente di u core di u reattore, ecc., per spegne u reattore è realizà un spegnimentu à fretu, induve a palla assorbente hè una palla di grafite chì cuntene carburo di boru. A funzione principale di u core di carburo di boru in u reattore raffreddato à gas à alta temperatura hè di cuntrullà a putenza è a sicurezza di u reattore. U mattone di carbone hè impregnatu di materiale assorbente di neutroni di carburo di boru, chì pò riduce l'irradiazione di neutroni di u vasu di pressione di u reattore.
Attualmente, i materiali boruri per i reattori nucleari includenu principalmente i seguenti materiali: carburo di boro (barre di cuntrollu, barre di schermatura), acidu boricu (moderatore, refrigerante), acciaio à u boro (barre di cuntrollu è materiali di almacenamentu per carburante nucleare è rifiuti nucleari), boro europiu (materiale velenoso infiammabile per u core), ecc.