O carburo de boro é un cristal negro con brillo metálico, tamén coñecido como diamante negro, que pertence a materiais non metálicos inorgánicos. Na actualidade, todos están familiarizados co material de carburo de boro, que pode deberse á aplicación de armadura a proba de balas, porque ten a menor densidade entre os materiais cerámicos, ten as vantaxes de alto módulo elástico e alta dureza e pode conseguir un bo uso da micro-fractura para absorber proxectís. O efecto da enerxía, mantendo a carga o máis baixa posible. Pero de feito, o carburo de boro ten moitas outras propiedades únicas, o que pode facer que xogue un papel importante en abrasivos, materiais refractarios, industria nuclear, aeroespacial e outros campos.
Propiedades deCarburo de boro
En termos de propiedades físicas, a dureza do carburo de boro é só despois do diamante e do nitruro de boro cúbico, e aínda pode manter unha alta resistencia a altas temperaturas, que se pode usar como un material ideal resistente ao desgaste; A densidade do carburo de boro é moi pequena (a densidade teórica é de só 2,52 g/ cm3), máis lixeira que os materiais cerámicos comúns e pódese usar no campo aeroespacial; O carburo de boro ten unha forte capacidade de absorción de neutróns, boa estabilidade térmica e un punto de fusión de 2450 ° C, polo que tamén se usa amplamente na industria nuclear. A capacidade de absorción de neutróns do neutrón pode mellorarse engadindo elementos B; Os materiais de carburo de boro con morfoloxía e estrutura específicos tamén teñen propiedades fotoeléctricas especiais; Ademais, o carburo de boro ten un alto punto de fusión, módulo elástico elevado, baixo coeficiente de expansión e bo estas vantaxes convérteno nun material de aplicación potencial en moitos campos como metalurxia, industria química, maquinaria, aeroespacial e industria militar. Por exemplo, pezas resistentes á corrosión e resistentes ao desgaste, facendo armadura a proba de balas, barras de control do reactor e elementos termoeléctricos, etc.
En termos de propiedades químicas, o carburo de boro non reacciona con ácidos, alcalís e a maioría dos compostos inorgánicos a temperatura ambiente e dificilmente reacciona con osíxeno e gases halóxenos a temperatura ambiente e as súas propiedades químicas son estables. Ademais, o po de carburo de boro é activado por halóxeno como axente de aceiro, e o boro infiltrase na superficie do aceiro para formar unha película de borda de ferro, aumentando así a resistencia da forza e o desgaste do material e as súas propiedades químicas son excelentes.
Todos sabemos que a natureza do material determina o uso, polo que en que aplicacións ten un po de carburo de boro?Os enxeñeiros do centro de I + D deUrbanMines Tech.Co., Ltd. fixo o seguinte resumo.
Aplicación deCarburo de boro
1. O carburo de boro úsase como pulido abrasivo
A aplicación de carburo de boro como abrasivo úsase principalmente para moer e pulir o zafiro. Entre os materiais do Superhard, a dureza do carburo de boro é mellor que a do óxido de aluminio e o carburo de silicio, segundo só para o nitruro de boro de diamantes e cúbicos. O zafiro é o material de substrato máis ideal para os diodos emisores de luz de Gan/Al 2 O3 (LEDs), circuítos integrados a gran escala SOI e SOS e películas de nanoestrutura superconductoras. A suavidade da superficie é moi alta e debe ser ultra-suave sen grao de dano. Debido á alta resistencia e á alta dureza do cristal de zafiro (Mohs Durness 9), trouxo grandes dificultades para procesar empresas.
Desde a perspectiva de materiais e moenda, os mellores materiais para o procesamento e a moenda de cristais de zafiro son diamantes sintéticos, carburo de boron, carburo de silicio e dióxido de silicio. A dureza do diamante artificial é demasiado alta (Dureza MOHS 10) Ao moer a oblea de zafiro, rabuñará a superficie, afectará a transmisión de luz da oblea e o prezo é caro; Despois de cortar o carburo de silicio, a rugosidade RA adoita ser alta e a platitude é pobre; Non obstante, a dureza da sílice non é suficiente (Dureza MOHS 7), e a forza de moer é pobre, que leva moito tempo e intensiva no traballo no proceso de moenda. Polo tanto, o abrasivo de carburo de boro (dureza de Mohs 9.3) converteuse no material máis ideal para procesar e moer cristais de zafiro e ten un excelente rendemento na moenda de dobre cara de obleas de zafiro e adelgazamento e pulido de obleas epitaxiais LED baseadas en zafiro.
Cabe mencionar que cando o carburo de boro está por encima dos 600 ° C, a superficie será oxidada en película B2O3, que a suavizará ata certo punto, polo que non é adecuada para a moenda en seco a temperatura demasiado alta en aplicacións abrasivas, só adecuada para a moenda líquida. Non obstante, esta propiedade impide que o B4C se oxida aínda máis, polo que ten vantaxes únicas na aplicación de materiais refractarios.
2. Aplicación en materiais refractarios
O carburo de boro ten as características da anti-oxidación e da alta resistencia á temperatura. Xeralmente úsase como materiais refractarios con forma avanzada e non enlazados e úsase amplamente en varios campos de metalurxia, como estufas de aceiro e mobles de forno.
Con necesidades de aforro de enerxía e redución do consumo na industria do ferro e do aceiro e da fundición de aceiro baixo carbono e aceiro de carbono ultra-baixo, a investigación e desenvolvemento de ladrillos de magnesia-carbono de baixo carbono (xeralmente <8% de contido en carbono) cun excelente rendemento atraeu cada vez máis atención das industrias domésticas e estranxeiras. Na actualidade, o rendemento de ladrillos de magnesia-carbono de baixo carbono é xeralmente mellorado mellorando a estrutura de carbono unido, optimizando a estrutura de matriz de ladrillos de magnesia-carbono e engadindo antioxidantes de alta eficiencia. Entre eles, úsase carburo grafitizado composto por carburo de boro de calidade industrial e negro de carbono grafitizado. O po composto negro, usado como fonte de carbono e antioxidante para ladrillos de magnesia-carbono de baixo carbono, obtivo bos resultados.
Dado que o carburo de boro se suavizará ata certo punto a alta temperatura, pódese unir á superficie doutras partículas materiais. Mesmo se o produto está densificado, a película de óxido B2O3 na superficie pode formar unha certa protección e xogar un papel de anti-oxidación. Ao mesmo tempo, debido a que os cristais columnares xerados pola reacción distribúense na matriz e as lagoas do material refractario, a porosidade redúcese, a forza de temperatura media é mellorada e o volume dos cristais xerados expande, que poden curar o encollemento do volume e reducir as fisuras.
3. Materiais a proba de balas empregados para mellorar a defensa nacional
Debido á súa alta dureza, alta resistencia, pequena gravidade específica e alto nivel de resistencia balística, o carburo de boro está especialmente en liña coa tendencia de materiais a proba de balas lixeiros. É o mellor material a proba de balas para a protección de avións, vehículos, armaduras e corpos humanos; Actualmente,Algúns paísespropuxeron unha investigación anti-balística de borburo de baixo custo, co obxectivo de promover o uso a gran escala da armadura anti-balística de carburo de borburo na industria da defensa.
4. Aplicación na industria nuclear
O carburo de boro ten unha sección transversal de alta absorción de neutróns e un amplo espectro enerxético de neutróns, e é recoñecido internacionalmente como o mellor absorbente de neutróns para a industria nuclear. Entre eles, a sección térmica do isótopo de boro-10 é de 347 × 10-24 cm2, segundo só a algúns elementos como gadolinio, samario e cadmio, e é un absorbente térmico eficiente. Ademais, o carburo de boro é rico en recursos, unha boa estabilidade térmica resistente á corrosión, non produce isótopos radioactivos e ten baixa enerxía de raios secundarios, polo que o carburo de boro é moi utilizado como materiais de control e materiais de blindaje nos reactores nucleares.
Por exemplo, na industria nuclear, o reactor de alta temperatura refrigerado por gas usa o sistema de apagado de bola absorbente de boro como o segundo sistema de apagado. En caso de accidente, cando o primeiro sistema de apagado falla, o segundo sistema de apagado usa un gran número de pellets de carburo de boro caído libre na canle da capa reflectante do núcleo do reactor, etc., para pechar o reactor e realizar o apagado en frío, onde a bola absorbente é unha bola de grafito que contén o carburo de boro. A función principal do núcleo de carburo de boro no reactor de alta temperatura refrigerada por gas é controlar a potencia e a seguridade do reactor. O ladrillo de carbono está impregnado de material absorbente de neutróns de carburo de boro, o que pode reducir a irradiación de neutróns do vaso de presión do reactor.
Na actualidade, os materiais de borda para os reactores nucleares inclúen principalmente os seguintes materiais: carburo de boro (barras de control, barras de blindaje), ácido bórico (moderador, refrixerante), aceiro de boro (barras de control e materiais de almacenamento para combustible nuclear e residuos nucleares), boro Europium (núcleo de material de veleno queimable), etc.