Borkarbid ist ein schwarzer Kristall mit metallischem Glanz, auch bekannt als schwarzer Diamant, der zu den anorganischen nichtmetallischen Materialien gehört. Derzeit ist jeder mit dem Material Borcarbid vertraut, was möglicherweise auf die Anwendung kugelsicherer Panzerungen zurückzuführen ist, da es unter den Keramikmaterialien die niedrigste Dichte aufweist, die Vorteile eines hohen Elastizitätsmoduls und einer hohen Härte aufweist und eine gute Verwendung erzielen kann Mikrofraktur zur Aufnahme von Projektilen. Die Wirkung von Energie bei gleichzeitig möglichst geringer Belastung. Aber tatsächlich hat Borcarbid viele andere einzigartige Eigenschaften, die es zu einer wichtigen Rolle in Schleifmitteln, feuerfesten Materialien, der Nuklearindustrie, der Luft- und Raumfahrt und anderen Bereichen machen können.
Eigenschaften vonBorcarbid
In Bezug auf die physikalischen Eigenschaften liegt die Härte von Borcarbid nur nach Diamant und kubischem Bornitrid, und es kann bei hohen Temperaturen immer noch eine hohe Festigkeit beibehalten, was als ideales verschleißfestes Hochtemperaturmaterial verwendet werden kann; Die Dichte von Borcarbid ist sehr gering (theoretische Dichte beträgt nur 2,52 g/cm3), es ist leichter als gewöhnliche Keramikmaterialien und kann in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt werden. Borcarbid verfügt über ein starkes Neutronenabsorptionsvermögen, eine gute thermische Stabilität und einen Schmelzpunkt von 2450 ° C und wird daher auch häufig in der Nuklearindustrie eingesetzt. Die Neutronenabsorptionsfähigkeit des Neutrons kann durch Zugabe von B-Elementen weiter verbessert werden; Borcarbidmaterialien mit spezifischer Morphologie und Struktur verfügen auch über besondere photoelektrische Eigenschaften; Darüber hinaus hat Borcarbid einen hohen Schmelzpunkt, einen hohen Elastizitätsmodul, einen niedrigen Ausdehnungskoeffizienten und gute Eigenschaften. Diese Vorteile machen es zu einem potenziellen Anwendungsmaterial in vielen Bereichen wie der Metallurgie, der chemischen Industrie, dem Maschinenbau, der Luft- und Raumfahrt sowie der Militärindustrie. Zum Beispiel korrosionsbeständige und verschleißfeste Teile, Herstellung von kugelsicheren Panzerungen, Reaktorsteuerstäben und thermoelektrischen Elementen usw.
In Bezug auf die chemischen Eigenschaften reagiert Borcarbid bei Raumtemperatur nicht mit Säuren, Laugen und den meisten anorganischen Verbindungen und reagiert bei Raumtemperatur kaum mit Sauerstoff und Halogengasen, und seine chemischen Eigenschaften sind stabil. Darüber hinaus wird Borcarbidpulver durch Halogen als Stahlboridierungsmittel aktiviert, und Bor dringt in die Stahloberfläche ein, um einen Eisenboridfilm zu bilden, wodurch die Festigkeit und Verschleißfestigkeit des Materials verbessert wird und seine chemischen Eigenschaften ausgezeichnet sind.
Wir alle wissen, dass die Beschaffenheit des Materials die Verwendung bestimmt. Bei welchen Anwendungen weist Borcarbidpulver eine herausragende Leistung auf?Die Ingenieure des Forschungs- und Entwicklungszentrums vonUrbanMines Tech.Co., Ltd. hat die folgende Zusammenfassung erstellt.
Anwendung vonBorcarbid
1. Borcarbid wird als Poliermittel verwendet
Der Einsatz von Borcarbid als Schleifmittel wird hauptsächlich zum Schleifen und Polieren von Saphiren verwendet. Unter den superharten Materialien ist die Härte von Borcarbid besser als die von Aluminiumoxid und Siliziumcarbid und wird nur von Diamant und kubischem Bornitrid übertroffen. Saphir ist das idealste Substratmaterial für Halbleiter-GaN/Al 2 O3-Leuchtdioden (LEDs), großintegrierte Schaltkreise SOI und SOS sowie supraleitende Nanostrukturfilme. Die Glätte der Oberfläche ist sehr hoch und muss ultraglatt sein. Kein Grad an Beschädigung. Aufgrund der hohen Festigkeit und Härte des Saphirglases (Mohs-Härte 9) hat es den Verarbeitungsbetrieben große Schwierigkeiten bereitet.
Aus Sicht der Materialien und des Schleifens sind synthetischer Diamant, Borcarbid, Siliziumcarbid und Siliziumdioxid die besten Materialien für die Bearbeitung und das Schleifen von Saphirkristallen. Die Härte von künstlichem Diamant ist zu hoch (Mohs-Härte 10). Beim Schleifen des Saphirwafers wird die Oberfläche zerkratzt, die Lichtdurchlässigkeit des Wafers beeinträchtigt und der Preis ist hoch. Nach dem Schneiden von Siliziumkarbid ist die Rauheit RA normalerweise hoch und die Ebenheit schlecht. Allerdings ist die Härte von Siliciumdioxid nicht ausreichend (Mohs-Härte 7) und die Schleifkraft ist gering, was im Schleifprozess zeit- und arbeitsintensiv ist. Daher hat sich Borcarbid-Schleifmittel (Mohs-Härte 9,3) zum idealsten Material für die Bearbeitung und das Schleifen von Saphirkristallen entwickelt und weist eine hervorragende Leistung beim doppelseitigen Schleifen von Saphir-Wafern sowie beim Rückseitendünnen und Polieren von LED-Epitaxie-Wafern auf Saphirbasis auf.
Es ist erwähnenswert, dass bei Borcarbid über 600 ° C die Oberfläche zu einem B2O3-Film oxidiert wird, der sie bis zu einem gewissen Grad erweicht, sodass sie nicht zum Trockenschleifen bei zu hohen Temperaturen bei Schleifanwendungen geeignet ist, sondern nur geeignet zum Polieren von flüssigem Mahlgut. Diese Eigenschaft verhindert jedoch, dass B4C weiter oxidiert wird, was ihm einzigartige Vorteile bei der Anwendung von feuerfesten Materialien verleiht.
2. Anwendung in feuerfesten Materialien
Borcarbid hat die Eigenschaften von Antioxidations- und Hochtemperaturbeständigkeit. Es wird im Allgemeinen als fortschrittliches geformtes und ungeformtes feuerfestes Material verwendet und ist in verschiedenen Bereichen der Metallurgie weit verbreitet, beispielsweise in Stahlöfen und Brennhilfsmitteln.
Angesichts der Notwendigkeit der Energieeinsparung und Verbrauchsreduzierung in der Eisen- und Stahlindustrie und der Verhüttung von kohlenstoffarmem und ultrakohlenstoffarmem Stahl ist die Forschung und Entwicklung von kohlenstoffarmen Magnesia-Kohlenstoff-Steinen (im Allgemeinen <8 % Kohlenstoffgehalt) erforderlich. Mit hervorragender Leistung hat die in- und ausländische Industrie immer mehr Aufmerksamkeit erregt. Gegenwärtig wird die Leistung von kohlenstoffarmen Magnesia-Kohlenstoff-Steinen im Allgemeinen durch die Verbesserung der gebundenen Kohlenstoffstruktur, die Optimierung der Matrixstruktur von Magnesia-Kohlenstoff-Steinen und die Zugabe hochwirksamer Antioxidantien verbessert. Darunter wird graphitierter Kohlenstoff verwendet, der aus Borkarbid in Industriequalität und teilweise graphitiertem Ruß besteht. Schwarzes Verbundpulver, das als Kohlenstoffquelle und Antioxidans für kohlenstoffarme Magnesia-Kohlenstoff-Steine verwendet wird, hat gute Ergebnisse erzielt.
Da Borcarbid bei hohen Temperaturen bis zu einem gewissen Grad erweicht, kann es an der Oberfläche anderer Materialpartikel anhaften. Selbst wenn das Produkt verdichtet ist, kann der B2O3-Oxidfilm auf der Oberfläche einen gewissen Schutz bilden und eine antioxidative Rolle spielen. Da die durch die Reaktion erzeugten säulenförmigen Kristalle gleichzeitig in der Matrix und den Lücken des feuerfesten Materials verteilt sind, wird die Porosität verringert, die Festigkeit bei mittlerer Temperatur verbessert und das Volumen der erzeugten Kristalle vergrößert sich, was zu einer Volumenheilung führen kann Schrumpfung und reduzieren risse.
3. Kugelsichere Materialien zur Verbesserung der Landesverteidigung
Aufgrund seiner hohen Härte, hohen Festigkeit, seines geringen spezifischen Gewichts und seiner hohen ballistischen Widerstandsfähigkeit liegt Borcarbid besonders im Trend zu leichten, kugelsicheren Materialien. Es ist das beste kugelsichere Material zum Schutz von Flugzeugen, Fahrzeugen, Panzerungen und menschlichen Körpern; momentan,Einige Länderhaben eine kostengünstige Forschung zur antiballistischen Panzerung aus Borcarbid vorgeschlagen, mit dem Ziel, den groß angelegten Einsatz von antiballistischer Panzerung aus Borcarbid in der Verteidigungsindustrie zu fördern.
4. Anwendung in der Nuklearindustrie
Borcarbid hat einen hohen Neutronenabsorptionsquerschnitt und ein breites Neutronenenergiespektrum und gilt international als bester Neutronenabsorber für die Nuklearindustrie. Unter ihnen beträgt der thermische Abschnitt des Bor-10-Isotops bis zu 347×10-24 cm2, übertroffen nur wenige Elemente wie Gadolinium, Samarium und Cadmium und ist ein effizienter Absorber für thermische Neutronen. Darüber hinaus ist Borcarbid reich an Ressourcen, korrosionsbeständig, hat eine gute thermische Stabilität, erzeugt keine radioaktiven Isotope und weist eine geringe Sekundärstrahlenenergie auf, sodass Borcarbid häufig als Kontrollmaterial und Abschirmmaterial in Kernreaktoren verwendet wird.
In der Nuklearindustrie beispielsweise verwendet der gasgekühlte Hochtemperaturreaktor als zweites Abschaltsystem ein Abschaltsystem mit borabsorbierenden Kugeln. Im Falle eines Unfalls, wenn das erste Abschaltsystem ausfällt, verwendet das zweite Abschaltsystem eine große Anzahl von Borcarbid-Pellets im freien Fall in den Kanal der reflektierenden Schicht des Reaktorkerns usw., um den Reaktor abzuschalten und Kälte zu erzeugen Abschaltung, wobei die absorbierende Kugel eine Borkarbid enthaltende Graphitkugel ist. Die Hauptfunktion des Borcarbidkerns im gasgekühlten Hochtemperaturreaktor besteht darin, die Leistung und Sicherheit des Reaktors zu steuern. Der Kohlenstoffstein ist mit Borcarbid-Neutronen absorbierendem Material imprägniert, was die Neutronenbestrahlung des Reaktordruckbehälters reduzieren kann.
Zu den Boridmaterialien für Kernreaktoren gehören derzeit hauptsächlich die folgenden Materialien: Borcarbid (Steuerstäbe, Abschirmstäbe), Borsäure (Moderator, Kühlmittel), Borstahl (Steuerstäbe und Lagermaterialien für Kernbrennstoff und Atommüll), Bor-Europium (kernbrennbares Giftmaterial) usw.