Boorkarbiid on metallilise läikega must kristall, tuntud ka kui must teemant, mis kuulub anorgaaniliste mittemetalliliste materjalide hulka. Praegu on kõik tuttavad boorkarbiidi materjaliga, mis võib olla tingitud kuulikindla soomuse kasutamisest, kuna sellel on keraamiliste materjalide seas madalaim tihedus, kõrge elastsusmooduli ja kõrge kõvaduse eelised ning see võib saavutada head kasutust. mikromurd, et neelata mürske. Energia mõju, hoides samal ajal koormuse võimalikult madalal. Kuid tegelikult on boorkarbiidil palju muid ainulaadseid omadusi, mis võivad muuta selle oluliseks rolli abrasiivide, tulekindlate materjalide, tuumatööstuse, kosmosetööstuse ja muudes valdkondades.
Omadusedboorkarbiid
Füüsikaliste omaduste poolest on boorkarbiidi kõvadus alles pärast teemant- ja kuupboornitriidi ning see võib siiski säilitada kõrge tugevuse kõrgetel temperatuuridel, mida saab kasutada ideaalse kõrgel temperatuuril kulumiskindla materjalina; boorkarbiidi tihedus on väga väike (teoreetiline tihedus on vaid 2,52 g/cm3), kergem kui tavalised keraamilised materjalid ja seda saab kasutada kosmosetööstuses; Boorkarbiidil on tugev neutronite neeldumisvõime, hea termiline stabiilsus ja sulamistemperatuur 2450 ° C, seega kasutatakse seda laialdaselt ka tuumatööstuses. Neutroni neutronite neeldumisvõimet saab veelgi parandada B-elementide lisamisega; Spetsiifilise morfoloogia ja struktuuriga boorkarbiidmaterjalidel on ka erilised fotoelektrilised omadused; lisaks on boorkarbiidil kõrge sulamistemperatuur, kõrge elastsusmoodul, madal paisumiskoefitsient ja hea Need eelised muudavad selle potentsiaalseks rakendusmaterjaliks paljudes valdkondades, nagu metallurgia, keemiatööstus, masinad, kosmosetööstus ja sõjatööstus. Näiteks korrosiooni- ja kulumiskindlad osad, kuulikindlate soomuste valmistamine, reaktori juhtvardad ja termoelektrilised elemendid jne.
Keemiliste omaduste poolest ei reageeri boorkarbiid toatemperatuuril hapete, leeliste ja enamiku anorgaaniliste ühenditega ning peaaegu ei reageeri toatemperatuuril hapniku ja halogeengaasidega ning selle keemilised omadused on stabiilsed. Lisaks aktiveeritakse boorkarbiidi pulber halogeeni abil terase puurimisainena ja boor imbub terase pinnale, moodustades raudboriidkile, suurendades seeläbi materjali tugevust ja kulumiskindlust ning selle keemilised omadused on suurepärased.
Me kõik teame, et materjali iseloom määrab kasutamise, seega millistes rakendustes on boorkarbiidi pulber suurepärased?aasta teadus- ja arenduskeskuse inseneridUrbanMines Tech.Co., Ltd. tegi järgmise kokkuvõtte.
Rakendusboorkarbiid
1. Boorkarbiidi kasutatakse poleerimisabrasiivina
Boorkarbiidi kasutamist abrasiivina kasutatakse peamiselt safiiri lihvimiseks ja poleerimiseks. Ülikõvade materjalide hulgas on boorkarbiidi kõvadus parem kui alumiiniumoksiidil ja ränikarbiidil, jäädes alla teemandi- ja kuupboornitriidile. Safiir on kõige ideaalsem substraatmaterjal pooljuhtide GaN/Al 2 O3 valgusdioodide (LED), suuremahuliste integraallülituste SOI ja SOS ning ülijuhtivate nanostruktuurikilede jaoks. Pinna siledus on väga kõrge ja peab olema ülisile Kahjustusteta. Safiirkristalli (Mohsi kõvadus 9) suure tugevuse ja kõvaduse tõttu on see toonud töötlemisettevõtetele suuri raskusi.
Materjalide ja lihvimise seisukohalt on safiirkristallide töötlemiseks ja lihvimiseks parimad materjalid sünteetiline teemant, boorkarbiid, ränikarbiid ja ränidioksiid. Kunstliku teemandi kõvadus on safiirvahvli lihvimisel liiga kõrge (Mohsi kõvadus 10), see kriimustab pinda, mõjutab vahvli valguse läbilaskvust ja hind on kallis; pärast ränikarbiidi lõikamist on karedus RA tavaliselt kõrge ja tasasus halb; Kuid ränidioksiidi kõvadus ei ole piisav (Mohsi kõvadus 7) ja lihvimisjõud on halb, mis on jahvatusprotsessis aeganõudev ja töömahukas. Seetõttu on boorkarbiidist abrasiiv (Mohsi kõvadus 9,3) muutunud kõige ideaalsemaks materjaliks safiirikristallide töötlemiseks ja lihvimiseks ning sellel on suurepärane jõudlus safiirvahvlite kahepoolsel lihvimisel ning safiiripõhiste LED-epitaksiaalplaatide tagumisel vedeldamisel ja poleerimisel.
Väärib märkimist, et kui boorkarbiidi temperatuur on üle 600 ° C, oksüdeerub pind B2O3 kileks, mis pehmendab seda teatud määral, mistõttu see ei sobi kuivlihvimiseks liiga kõrgel temperatuuril abrasiivsetes rakendustes, sobib ainult vedela lihvimise poleerimiseks. See omadus takistab aga B4C edasist oksüdeerumist, mistõttu on sellel ainulaadsed eelised tulekindlate materjalide kasutamisel.
2. Kasutamine tulekindlates materjalides
Boorkarbiidil on antioksüdatsiooni- ja kõrge temperatuurikindlus. Seda kasutatakse tavaliselt täiustatud kujuga ja vormimata tulekindlate materjalidena ning seda kasutatakse laialdaselt erinevates metallurgia valdkondades, nagu terasahjud ja ahjumööbel.
Energiasäästu ja tarbimise vähendamise vajadustega raua- ja terasetööstuses ning madala süsinikusisaldusega terase ja ülimadala süsinikusisaldusega terase sulatamisel, madala süsinikusisaldusega magneesiumoksiid-süsiniktelliste (tavaliselt <8% süsinikusisaldusega) uurimine ja arendus suurepäraste tulemustega on pälvinud üha enam tähelepanu nii kodu- kui välismaistelt tööstustelt. Praegu parandatakse madala süsinikusisaldusega magneesiumoksiid-süsiniktelliste jõudlust üldiselt seotud süsiniku struktuuri parandamise, magneesiumoksiid-süsiniktelliste maatriksstruktuuri optimeerimise ja suure tõhususega antioksüdantide lisamisega. Nende hulgas kasutatakse grafitiseeritud süsinikku, mis koosneb tööstusliku kvaliteediga boorkarbiidist ja osaliselt grafitiseeritud tahmast. Must komposiitpulber, mida kasutatakse süsinikuallikana ja antioksüdandina madala süsinikusisaldusega magneesiumoksiid-süsiniktelliste jaoks, on saavutanud häid tulemusi.
Kuna boorkarbiid pehmeneb kõrgel temperatuuril teatud määral, saab seda kinnitada teiste materjaliosakeste pinnale. Isegi kui toode on tihendatud, võib pinnal olev B2O3 oksiidkile moodustada teatud kaitse ja mängida oksüdatsioonivastast rolli. Samal ajal, kuna reaktsiooni käigus tekkinud sambakujulised kristallid jaotuvad tulekindla materjali maatriksis ja tühikutes, väheneb poorsus, paraneb keskmise temperatuuri tugevus ja tekkivate kristallide maht paisub, mis võib ruumala tervendada. kokkutõmbumine ja pragude vähendamine.
3. Riigikaitse tõhustamiseks kasutatavad kuulikindlad materjalid
Tänu oma suurele kõvadusele, suurele tugevusele, väikesele erikaalule ja kõrgele ballistilisele vastupidavusele on boorkarbiid eriti kooskõlas kergete kuulikindlate materjalide trendiga. See on parim kuulikindel materjal õhusõidukite, sõidukite, soomuste ja inimkehade kaitseks; praegu,Mõned riigidon pakkunud välja odava boorkarbiidi ballistilise soomusevastase uurimistöö, mille eesmärk on edendada boorkarbiidi ballistiliste raudrüüde laiaulatuslikku kasutamist kaitsetööstuses.
4. Kasutamine tuumatööstuses
Boorkarbiidil on kõrge neutronite neeldumise ristlõige ja lai neutronite energiaspekter ning see on rahvusvaheliselt tunnustatud kui parim tuumatööstuse neutronite absorbeerija. Nende hulgas on boor-10 isotoobi termiline osa 347 × 10–24 cm2, jäädes alla mõnele elemendile, nagu gadoliinium, samarium ja kaadmium, ning on tõhus termiline neutronite absorbeerija. Lisaks on boorkarbiid ressursside rikas, korrosioonikindel, hea termiline stabiilsus, ei tooda radioaktiivseid isotoope ja sellel on madal sekundaarkiirguse energia, mistõttu boorkarbiidi kasutatakse laialdaselt kontroll- ja varjestusmaterjalina tuumareaktorites.
Näiteks tuumatööstuses kasutab kõrge temperatuuriga gaasjahutusega reaktor teise seiskamissüsteemina boori neelavat kuuli väljalülitussüsteemi. Õnnetuse korral, kui esimene seiskamissüsteem ebaõnnestub, kasutab teine seiskamissüsteem reaktori väljalülitamiseks ja külma realiseerimiseks suurt hulka boorkarbiidi graanuleid Vaba langemine reaktori südamiku peegeldava kihi kanalisse jne. seiskamine, kus neelavaks kuuliks on boorkarbiidi sisaldav grafiidikuul. Kõrge temperatuuriga gaasjahutusega reaktori boorkarbiidi südamiku põhiülesanne on reaktori võimsuse ja ohutuse juhtimine. Süsiniktellis on immutatud boorkarbiidi neutroneid absorbeeriva materjaliga, mis võib vähendada reaktori surveanuma neutronkiirgust.
Praegu hõlmavad tuumareaktorite boriidmaterjalid peamiselt järgmisi materjale: boorkarbiid (juhtvardad, varjestusvardad), boorhape (moderaator, jahutusvedelik), boorteras (juhtvardad ning tuumakütuse ja tuumajäätmete hoiumaterjalid), booreuroopium (südamik põlev mürkmaterjal) jne.