Booronkarbiid on must kristall, millel on ka metalliline läige, tuntud ka kui must teemant, mis kuulub anorgaanilistesse mittemetallilistesse materjalidesse. Praegu on kõik tuttavad boorikarbiidi materjaliga, mis võib olla tingitud kuulikindlate raudrüüde kasutamisest, kuna sellel on keraamiliste materjalide seas kõige madalam tihedus, on kõrge elastse mooduli ja kõrge kõvaduse eelised ning see suudab mürskude absorbeerimiseks saavutada mikrovool. Energia mõju, hoides samal ajal koormust võimalikult madalal. Kuid tegelikult on Boron Carbiidil palju muid ainulaadseid omadusi, mis võib muuta selle oluliseks rolli abrasiivide, tulekindlate materjalide, tuumatööstuse, lennunduse ja muude põldude alal.
Omadusedboorkarbiid
Füüsikaliste omaduste osas on boori karbiidi kõvadus alles pärast teemant- ja kuup-boori nitriidi ning see suudab endiselt kõrgel temperatuuril säilitada kõrge tugevuse, mida saab kasutada ideaalse kõrgtemperatuuriga kulumiskindlana; Boori karbiidi tihedus on väga väike (teoreetiline tihedus on ainult 2,52 g/ cm3), tavalistest keraamilistest materjalidest kergem ja seda saab kasutada kosmoseväljal; Booronkarbiidil on tugev neutronide neeldumisvõime, hea termiline stabiilsus ja sulamistemperatuur 2450 ° C, seega kasutatakse seda laialdaselt ka tuumatööstuses. B -elementide lisamisega saab neutroni neutroni neeldumisvõimet veelgi paremaks muuta; Spetsiifilise morfoloogia ja struktuuriga boori karbiidimaterjalidel on ka spetsiaalsed fotoelektrilised omadused; Lisaks on booronkarbiidil kõrge sulamistemperatuur, kõrge elastne moodul, madal laienemiskoefitsient ja head need eelised muudavad selle võimaliku rakendusmaterjali paljudes valdkondades, nagu metallurgia, keemiatööstus, masinad, kosmose- ja sõjatööstus. Näiteks korrosioonikindlad ja kulumiskindlad osad, valmistades kuulikindlaid soomuseid, reaktori juhtimisvardasid ja termoelektrilisi elemente jne.
Keemiliste omaduste osas ei reageeri booronkarbiid toatemperatuuril hapete, leeliste ja enamiku anorgaaniliste ühenditega ning reageerib toatemperatuuril vaevalt hapniku- ja halogeengaasidega ning selle keemilised omadused on stabiilsed. Lisaks aktiveerib halogeenina boori karbiidipulber terasest boriidikuna ja booron on infiltreerunud terase pinnale, moodustades raudse boriidi kile, suurendades sellega materjali tugevust ja kulumiskindlust ning selle keemilised omadused on suurepärased.
Me kõik teame, et materjali olemus määrab kasutamise, nii et millises rakenduses on boori karbiidipulbril silmapaistev jõudlus?Teadus- ja arendustegevuse keskuse inseneridUrbanmines Tech.Co., Ltd. tegi järgmise kokkuvõtte.
Rakendatavboorkarbiid
1. Boori karbiidi kasutatakse abrasiivsena
Booronkarbiidi rakendamist abrasiivina kasutatakse peamiselt safiiri lihvimiseks ja poleerimiseks. Superhardi materjalide hulgas on booronkarbiidi kõvadus parem kui alumiiniumoksiidi ja räni karbiidi oma, teisel kohal ainult teemant- ja kuup -boori nitriidi. Sapphire on pooljuhtide GAN/AL 2 O3 valgust kiirgavate dioodide (LED-id) kõige ideaalsem substraadimaterjal, suuremahulised integreeritud vooluahelad SOI ja SOS ning ülijuhtivad nanostruktuurifilmid. Pinna sujuvus on väga kõrge ja see peab olema ülikerge kahjustusteta. Safiiri kristalli kõrge tugevuse ja kõrge kõvaduse tõttu (MOHS kõvadus 9) on see ettevõtete töötlemisel põhjustanud suuri raskusi.
Materjalide ja lihvimise vaatenurgast on parimad materjalid safiiri kristallide töötlemiseks ja lihvimiseks sünteetilise teemant, boori karbiidi, räni karbiidi ja ränidioksiidi. Kunstliku teemandi kõvadus on liiga kõrge (MOHS kõvadus 10), kui lihvides safiirvahvlit, kriimustab see pinda, mõjutab vahvli valguse läbilaskvust ja hind on kallis; Pärast räni karbiidi lõikamist on karedus RA tavaliselt kõrge ja tasasus kehv; Ränidioksiidi kõvadusest ei piisa (Mohsi kõvadus 7) ja lihvimisjõud on kehv, mis on jahvatusprotsessis aeganõudev ja töömahukas. Seetõttu on boori karbiidi abrasiivne (MOHS kõvadus 9.3) muutunud kõige ideaalseimaks materjaliks safiiri kristallide töötlemiseks ja lihvimiseks ning sellel on suurepärane jõudlus safiiri vahvlite kahepoolse jahvatamisel ning sapphiiril põhinevate LED-epitaksiaalsete vahvlite topelthahutamisel ja poleerimisel.
Väärib märkimist, et kui booronkarbiid on üle 600 ° C, oksüdeeritakse pind B2O3 kileks, mis pehmendab seda teatud määral, nii et see ei sobi kuivaks lihvimiseks liiga kõrgel temperatuuril abrasiivsetes rakendustes, mis sobib ainult vedeliku lihvimiseks. See omadus takistab aga B4C veelgi oksüdeerumist, muutes sellel refraktaarsete materjalide rakendamisel ainulaadsed eelised.
2. rakendamine tulekindlates materjalides
Boori karbiidil on antioksüdatsiooni ja kõrge temperatuuri vastupidavuse omadused. Seda kasutatakse üldiselt kaugelearenenud ja kujundamata tulekindlate materjalidena ning seda kasutatakse laialdaselt erinevates metallurgiaväljades, näiteks terasest ahjud ja ahju mööbel.
Kuna raua- ja terasetööstuses on energiasääst ja tarbimisvajadus ning madala süsinikusisaldusega terase ja ülikõrge süsinikterase sulatamine, on madala süsinikusisaldusega magneesiumide-süsiniku telliste (tavaliselt <8% süsinikusisalduse) uurimine ja arendamine suurepärase jõudlusega pälvinud üha suuremat tähelepanu kodumaistest ja välissektoritest. Praegu parandatakse madala süsinikusisaldusega magneesiumi-süsiniku telliste jõudlust, parandades sidemega süsiniku struktuuri, optimeerides magneesiumi-süsiniku telliste maatriksi struktuuri ja lisades ülitõhusaid antioksüdante. Nende hulgas kasutatakse graafilist süsinikku, mis koosneb tööstuslikust boorist karbiidist ja osaliselt grafitiseeritud süsiniku mustast. Must komposiitpulber, mida kasutatakse süsinikuallikana ja antioksüdandina vähese süsinikusisaldusega magneesiumi-süsiniku tellistel, on saavutanud häid tulemusi.
Kuna booronkarbiid pehmeneb teatud määral kõrgel temperatuuril, saab selle kinnitada teiste materjalide osakeste pinna külge. Isegi kui toode on tihenenud, võib pinnal olev B2O3 oksiidi kile moodustada teatud kaitse ja mängida antioksüdatsioonirolli. Samal ajal, kuna reaktsiooni teel tekkinud sambakristallid jaotatakse maatriksis ja refraktaarse materjali lünkades, väheneb poorsus, keskmise temperatuuri tugevus paraneb ja genereeritud kristallide maht laieneb, mis võib paraneda mahtu ja vähendada pragusid.
3. kuulikindlad materjalid, mida kasutatakse riigikaitse tugevdamiseks
Oma kõrge kõvaduse, kõrge tugevuse, väikese spetsiifilise gravitatsiooni ja kõrge ballistilise takistuse taseme tõttu on booronkarbiid eriti kooskõlas kergete kuulikindlate materjalide suundumusega. See on parim kuulikindla materjal lennukite, sõidukite, soomuse ja inimkehade kaitseks; praeguMõned riigidon pakkunud välja odavate boori karbiidi antiballistlike soomuste uurimistööd, mille eesmärk on edendada kaitsetööstuses boori karbiidi antiballistliku soomuse ulatuslikku kasutamist.
4. rakendus tuumatööstuses
Booronkarbiidil on kõrge neutronide neeldumise ristlõige ja lai neutronienergia spekter ning seda peetakse rahvusvaheliselt tuumatööstuse parimaks neutronide absorbeerijaks. Nende hulgas on boor-10 isotoobi termiline osa koguni 347 × 10–24 cm2, mis on vaid mõnele elemendile, näiteks gadoliinium, samarium ja kaadmium, ning see on tõhus soojus neutron-neelduja. Lisaks on booronkarbiid ressursside rikas, korrosioonikindel ja hea termiline stabiilsus, see ei tooda radioaktiivseid isotoope ja sellel on madala sekundaarse kiirguse energia, seetõttu kasutatakse boori karbiidi laialdaselt kontrollmaterjalide ja tuumareaktorites varjestusmaterjalidena.
Näiteks tuumatööstuses kasutab kõrge temperatuuriga gaasijahutusega reaktor boori absorbeerivat kuuli seiskamissüsteemi teise seiskamissüsteemina. Õnnetuse korral, kui esimene seiskamissüsteem ebaõnnestub, kasutab teises seiskamissüsteemis reaktori südamiku jms peegeldava kihi kanalit ja reaktori väljalülitamiseks ja külma väljalülitamiseks suure hulga booride karbiidigraanulite vaba langust reaktori südamiku jms kanalisse. Boori karbiidi südamiku peamine funktsioon kõrge temperatuuriga gaasijahutusega on reaktori võimsuse ja ohutuse juhtimine. Süsiniku tellis immutatakse boori karbiidi neutronitoimiva materjaliga, mis võib vähendada reaktori rõhu anuma neutronit.
Praegu sisaldavad tuumareaktorite booriidmaterjalid peamiselt järgmisi materjale: boorikarbiid (juhtvardad, vardavardad), boorhape (moderaator, jahutusvedelik), boori teras (tuumakütuse ja tuumakütuse ja tuumajäätmete kontrollmaterjalid), boori euroopia (südamiku põletatav poison materjal) jne.