Mae carbid boron yn grisial du gyda llewyrch metelaidd, a elwir hefyd yn ddiamwnt du, sy'n perthyn i ddeunyddiau anorganig anfetelaidd. Ar hyn o bryd, mae pawb yn gyfarwydd â deunydd carbid boron, a allai fod oherwydd y defnydd o arfwisg bwled-brawf, oherwydd ei fod â'r dwysedd isaf ymhlith deunyddiau ceramig, mae ganddo fanteision modiwlws elastigedd uchel a chaledwch uchel, a gall gyflawni defnydd da o ficro-dorriadau i amsugno taflegrau. Effaith ynni, gan gadw'r llwyth mor isel â phosibl. Ond mewn gwirionedd, mae gan carbid boron lawer o briodweddau unigryw eraill, a all ei wneud yn chwarae rhan bwysig mewn sgraffinyddion, deunyddiau anhydrin, diwydiant niwclear, awyrofod a meysydd eraill.
Priodweddaucarbid boron
O ran priodweddau ffisegol, dim ond ar ôl diemwnt a nitrid boron ciwbig y mae caledwch carbid boron, a gall barhau i gynnal cryfder uchel ar dymheredd uchel, y gellir ei ddefnyddio fel deunydd delfrydol sy'n gwrthsefyll traul tymheredd uchel; mae dwysedd carbid boron yn fach iawn (dim ond 2.52 g/cm3 yw'r dwysedd damcaniaethol), yn ysgafnach na deunyddiau ceramig cyffredin, a gellir ei ddefnyddio ym maes awyrofod; mae gan garbid boron allu amsugno niwtronau cryf, sefydlogrwydd thermol da, a phwynt toddi o 2450 ° C, felly fe'i defnyddir yn helaeth hefyd yn y diwydiant niwclear. Gellir gwella gallu amsugno niwtronau'r niwtron ymhellach trwy ychwanegu elfennau B; mae gan ddeunyddiau carbid boron â morffoleg a strwythur penodol briodweddau ffotodrydanol arbennig hefyd; yn ogystal, mae gan garbid boron bwynt toddi uchel, modwlws elastig uchel, cyfernod ehangu isel a da. Mae'r manteision hyn yn ei wneud yn ddeunydd cymhwysiad posibl mewn sawl maes megis meteleg, diwydiant cemegol, peiriannau, diwydiant awyrofod a milwrol. Er enghraifft, rhannau sy'n gwrthsefyll cyrydiad ac sy'n gwrthsefyll traul, gwneud arfwisg bwled-brawf, gwiail rheoli adweithydd ac elfennau thermoelectrig, ac ati.
O ran priodweddau cemegol, nid yw carbid boron yn adweithio ag asidau, alcalïau a'r rhan fwyaf o gyfansoddion anorganig ar dymheredd ystafell, ac anaml y mae'n adweithio ag ocsigen a nwyon halogen ar dymheredd ystafell, ac mae ei briodweddau cemegol yn sefydlog. Yn ogystal, mae powdr carbid boron yn cael ei actifadu gan halogen fel asiant borid dur, ac mae boron yn treiddio i wyneb dur i ffurfio ffilm borid haearn, a thrwy hynny'n gwella cryfder a gwrthiant gwisgo'r deunydd, ac mae ei briodweddau cemegol yn rhagorol.
Rydyn ni i gyd yn gwybod bod natur y deunydd yn pennu'r defnydd, felly ym mha gymwysiadau mae gan bowdr carbid boron berfformiad rhagorol?Peirianwyr y ganolfan Ymchwil a DatblyguTechnoleg UrbanMines.Gwnaeth Co., Ltd. y crynodeb canlynol.
Cymhwysocarbid boron
1. Defnyddir carbid boron fel sgraffinydd caboli
Defnyddir defnyddio carbid boron fel sgraffinydd yn bennaf ar gyfer malu a sgleinio saffir. Ymhlith y deunyddiau caled iawn, mae caledwch carbid boron yn well na chaledwch alwminiwm ocsid a silicon carbid, yn ail yn unig i ddiamwnt a nitrid boron ciwbig. Saffir yw'r deunydd swbstrad mwyaf delfrydol ar gyfer deuodau allyrru golau (LEDs) GaN/Al 2 O3 lled-ddargludyddion, cylchedau integredig ar raddfa fawr SOI a SOS, a ffilmiau nanostrwythur uwchddargludol. Mae llyfnder yr wyneb yn uchel iawn a rhaid iddo fod yn llyfn iawn Dim gradd o ddifrod. Oherwydd cryfder uchel a chaledwch uchel grisial saffir (caledwch Mohs 9), mae wedi dod ag anawsterau mawr i fentrau prosesu.
O safbwynt deunyddiau a malu, y deunyddiau gorau ar gyfer prosesu a malu crisialau saffir yw diemwnt synthetig, carbid boron, carbid silicon, a deuocsid silicon. Mae caledwch diemwnt artiffisial yn rhy uchel (caledwch Mohs 10) wrth falu'r wafer saffir, bydd yn crafu'r wyneb, yn effeithio ar drosglwyddiad golau'r wafer, ac mae'r pris yn ddrud; ar ôl torri carbid silicon, mae'r garwedd RA fel arfer yn uchel ac mae'r gwastadrwydd yn wael; Fodd bynnag, nid yw caledwch silica yn ddigon (caledwch Mohs 7), ac mae'r grym malu yn wael, sy'n cymryd llawer o amser ac yn llafurus yn y broses falu. Felly, mae sgraffinydd carbid boron (caledwch Mohs 9.3) wedi dod yn ddeunydd mwyaf delfrydol ar gyfer prosesu a malu crisialau saffir, ac mae ganddo berfformiad rhagorol mewn malu waferi saffir dwy ochr a theneuo a sgleinio waferi epitacsial LED wedi'u seilio ar saffir.
Mae'n werth nodi pan fydd carbid boron uwchlaw 600 ° C, bydd yr wyneb yn cael ei ocsideiddio i ffilm B2O3, a fydd yn ei feddalu i ryw raddau, felly nid yw'n addas ar gyfer malu sych ar dymheredd rhy uchel mewn cymwysiadau sgraffiniol, dim ond yn addas ar gyfer caboli malu hylif. Fodd bynnag, mae'r eiddo hwn yn atal B4C rhag cael ei ocsideiddio ymhellach, gan ei wneud yn cynnig manteision unigryw wrth gymhwyso deunyddiau anhydrin.
2. Cymhwyso mewn deunyddiau anhydrin
Mae gan garbid boron nodweddion gwrth-ocsideiddio a gwrthsefyll tymheredd uchel. Fe'i defnyddir yn gyffredinol fel deunyddiau anhydrin siâp a heb siâp uwch ac fe'i defnyddir yn helaeth mewn amrywiol feysydd meteleg, megis stofiau dur a dodrefn odyn.
Gyda'r angen i arbed ynni a lleihau'r defnydd yn y diwydiant haearn a dur a thoddi dur carbon isel a dur carbon isel iawn, mae ymchwil a datblygu briciau magnesia-carbon carbon isel (cynnwys carbon <8% yn gyffredinol) gyda pherfformiad rhagorol wedi denu mwy a mwy o sylw gan ddiwydiannau domestig a thramor. Ar hyn o bryd, mae perfformiad briciau magnesia-carbon carbon isel yn gyffredinol yn cael ei wella trwy wella'r strwythur carbon bondio, optimeiddio strwythur matrics briciau magnesia-carbon, ac ychwanegu gwrthocsidyddion effeithlonrwydd uchel. Yn eu plith, defnyddir carbon graffitedig sy'n cynnwys carbid boron gradd ddiwydiannol a charbon du wedi'i graffiteiddio'n rhannol. Mae powdr cyfansawdd du, a ddefnyddir fel ffynhonnell carbon a gwrthocsidydd ar gyfer briciau magnesia-carbon carbon isel, wedi cyflawni canlyniadau da.
Gan y bydd carbid boron yn meddalu i ryw raddau ar dymheredd uchel, gellir ei gysylltu ag wyneb gronynnau deunydd eraill. Hyd yn oed os yw'r cynnyrch wedi'i ddwysáu, gall y ffilm ocsid B2O3 ar yr wyneb ffurfio rhywfaint o amddiffyniad a chwarae rôl gwrth-ocsideiddio. Ar yr un pryd, oherwydd bod y crisialau colofnog a gynhyrchir gan yr adwaith wedi'u dosbarthu ym matrics a bylchau'r deunydd anhydrin, mae'r mandylledd yn cael ei leihau, mae cryfder tymheredd canolig yn cael ei wella, ac mae cyfaint y crisialau a gynhyrchir yn ehangu, a all wella crebachiad cyfaint a lleihau craciau.
3. Deunyddiau gwrth-fwled a ddefnyddir i wella amddiffyniad cenedlaethol
Oherwydd ei galedwch uchel, ei gryfder uchel, ei ddisgyrchiant penodol bach, a'i lefel uchel o wrthwynebiad balistig, mae carbid boron yn arbennig o unol â'r duedd o ddeunyddiau gwrth-fwled ysgafn. Dyma'r deunydd gwrth-fwled gorau ar gyfer amddiffyn awyrennau, cerbydau, arfwisgoedd a chyrff dynol; ar hyn o bryd,Rhai gwledyddwedi cynnig ymchwil i arfwisg gwrth-falistig boron carbid cost isel, gyda'r nod o hyrwyddo'r defnydd o arfwisg gwrth-falistig boron carbid ar raddfa fawr yn y diwydiant amddiffyn.
4. Cymhwysiad yn y diwydiant niwclear
Mae gan garbid boron drawsdoriad amsugno niwtron uchel a sbectrwm ynni niwtron eang, ac fe'i cydnabyddir yn rhyngwladol fel yr amsugnwr niwtron gorau ar gyfer y diwydiant niwclear. Yn eu plith, mae adran thermol isotop boron-10 mor uchel â 347 × 10-24 cm2, yn ail yn unig i ychydig o elfennau fel gadoliniwm, samariwm, a chadmiwm, ac mae'n amsugnwr niwtron thermol effeithlon. Yn ogystal, mae carbid boron yn gyfoethog o ran adnoddau, yn gwrthsefyll cyrydiad, yn sefydlogrwydd thermol da, nid yw'n cynhyrchu isotopau ymbelydrol, ac mae ganddo ynni pelydr eilaidd isel, felly defnyddir carbid boron yn helaeth fel deunyddiau rheoli a deunyddiau cysgodi mewn adweithyddion niwclear.
Er enghraifft, yn y diwydiant niwclear, mae'r adweithydd tymheredd uchel sy'n cael ei oeri â nwy yn defnyddio system cau pêl amsugno boron fel yr ail system gau. Os bydd damwain, pan fydd y system gau gyntaf yn methu, mae'r ail system gau yn defnyddio nifer fawr o belenni carbid boron sy'n cwympo'n rhydd i sianel yr haen adlewyrchol yng nghraidd yr adweithydd, ac ati, i gau'r adweithydd i lawr a gwireddu cau oer, lle mae'r bêl amsugno yn bêl graffit sy'n cynnwys carbid boron. Prif swyddogaeth craidd carbid boron yn yr adweithydd tymheredd uchel sy'n cael ei oeri â nwy yw rheoli pŵer a diogelwch yr adweithydd. Mae'r fricsen garbon wedi'i thrwytho â deunydd amsugno niwtronau carbid boron, a all leihau ymbelydredd niwtron llestr pwysedd yr adweithydd.
Ar hyn o bryd, mae deunyddiau borid ar gyfer adweithyddion niwclear yn cynnwys y deunyddiau canlynol yn bennaf: carbid boron (gwialenni rheoli, gwiail cysgodi), asid borig (cymedrolydd, oerydd), dur boron (gwialenni rheoli a deunyddiau storio ar gyfer tanwydd niwclear a gwastraff niwclear), boron Europium (deunydd gwenwyn llosgadwy craidd), ac ati.