O carburo de boro é un cristal negro con brillo metálico, tamén coñecido como diamante negro, que pertence a materiais inorgánicos non metálicos. Na actualidade, todos están familiarizados co material de carburo de boro, que pode deberse á aplicación de armaduras antibalas, porque ten a menor densidade entre os materiais cerámicos, ten as vantaxes dun alto módulo elástico e alta dureza e pode conseguir un bo uso. de microfractura 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, que poden facelo desempeñar 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 altas temperaturas; a densidade do carburo de boro é moi pequena (a densidade teórica é de só 2,52 g/cm3), máis lixeiro que os materiais cerámicos comúns e pódese usar no campo aeroespacial; O carburo de boro ten unha forte capacidade de absorción de neutróns, unha 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 pódese mellorar aínda máis engadindo elementos B; os materiais de carburo de boro con morfoloxía e estrutura específicas tamén teñen propiedades fotoeléctricas especiais; ademais, o carburo de boro ten un alto punto de fusión, alto módulo elástico, baixo coeficiente de expansión e bo Estas vantaxes fan que sexa un material de aplicación potencial en moitos campos como metalurxia, industria química, maquinaria, industria aeroespacial e militar. Por exemplo, pezas resistentes á corrosión e ao desgaste, fabricando armaduras antibalas, barras de control do reactor e elementos termoeléctricos, etc.
En canto ás propiedades químicas, o carburo de boro non reacciona con ácidos, álcalis e a maioría dos compostos inorgánicos a temperatura ambiente, e apenas 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 polo halóxeno como axente de boruro de aceiro, e o boro infiltrase na superficie do aceiro para formar unha película de boruro de ferro, mellorando así a resistencia e resistencia ao desgaste do material, e as súas propiedades químicas son excelentes.
Todos sabemos que a natureza do material determina o uso, entón en que aplicacións o po de carburo de boro ten un rendemento excelente?Os enxeñeiros do centro de I+D deTécnico de Minas Urbanas.Co., Ltd. fixo o seguinte resumo.
Aplicación decarburo de boro
1. O carburo de boro úsase como abrasivo de pulido
A aplicación de carburo de boro como abrasivo úsase principalmente para moer e pulir o zafiro. Entre os materiais superduros, a dureza do carburo de boro é mellor que a do óxido de aluminio e do carburo de silicio, superada só por diamante e nitruro de boro cúbico. O zafiro é o material de substrato máis ideal para díodos emisores de luz (LED) semicondutores GaN/Al 2 O3, circuítos integrados a gran escala SOI e SOS e películas de nanoestrutura superconductoras. A suavidade da superficie é moi alta e debe ser ultrasuave Sen grao de dano. Debido á alta resistencia e alta dureza do cristal de zafiro (dureza Mohs 9), trouxo grandes dificultades ás empresas de procesamento.
Desde a perspectiva dos materiais e da moenda, os mellores materiais para procesar e moer cristais de zafiro son o diamante sintético, o carburo de boro, o carburo de silicio e o dióxido de silicio. A dureza do diamante artificial é demasiado alta (dureza Mohs 10) ao moer a oblea de zafiro, raiará a superficie, afectará a transmitancia da luz da oblea e o prezo é caro; despois de cortar o carburo de silicio, a rugosidade RA adoita ser alta e a planitude é pobre; Non obstante, a dureza da sílice non é suficiente (dureza Mohs 7) e a forza de moenda é pobre, o que require moito tempo e traballo intensivo no proceso de moenda. Polo tanto, o abrasivo de carburo de boro (dureza Mohs 9.3) converteuse no material máis ideal para procesar e moer cristais de zafiro, e ten un excelente rendemento na moenda por dúas caras de obleas de zafiro e para adelgazar e pulir as obleas epitaxiais LED a base de zafiro.
Paga a pena mencionar que cando o carburo de boro está por encima dos 600 ° C, a superficie oxidarase en película de B2O3, que a suavizará ata certo punto, polo que non é apta para moer en seco a temperaturas demasiado altas en aplicacións abrasivas, só é adecuada. para pulir moído líquido. Non obstante, esta propiedade evita que o B4C se oxide aínda máis, polo que teña vantaxes únicas na aplicación de materiais refractarios.
2. Aplicación en materiais refractarios
O carburo de boro ten as características de resistencia á oxidación e a altas temperaturas. Xeralmente úsase como materiais refractarios con forma e sen forma avanzadas e úsase amplamente en varios campos da metalurxia, como cociñas de aceiro e mobles de fornos.
Coa necesidade de aforro de enerxía e redución do consumo na industria siderúrxica e na fundición de aceiro con baixo contido de carbono e aceiro ultra baixo en carbono, a investigación e o desenvolvemento de ladrillos de magnesio e carbono con baixo contido de carbono (xeralmente <8% de contido de carbono) cun excelente rendemento atraeu cada vez máis a atención das industrias nacionais e estranxeiras. Na actualidade, o rendemento dos ladrillos de magnesio e carbono de baixa emisión de carbono mellórase xeralmente mellorando a estrutura de carbono unido, optimizando a estrutura da matriz dos ladrillos de magnesia e carbono e engadindo antioxidantes de alta eficiencia. Entre eles, utilízase carbono grafitizado composto por carburo de boro de grao industrial e negro de humo parcialmente grafitizado. O po composto negro, usado como fonte de carbono e antioxidante para ladrillos de magnesia e carbono baixos en carbono, conseguiu bos resultados.
Dado que o carburo de boro suavizarase ata certo punto a altas temperaturas, pódese unir á superficie doutras partículas materiais. Aínda que o produto estea densificado, a película de óxido de B2O3 na superficie pode formar unha certa protección e desempeñar un papel anti-oxidación. Ao mesmo tempo, debido a que os cristais columnares xerados pola reacción están distribuídos na matriz e as lagoas do material refractario, a porosidade redúcese, a resistencia á temperatura media é mellorada e o volume dos cristais xerados se expande, o que pode curar o volume. encollemento e reducir as fisuras.
3. Materiais antibalas utilizados 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 dos materiais lixeiros a proba de balas. É o mellor material antibalas para a protección de avións, vehículos, blindaxes e corpos humanos; actualmente,Algúns paísespropuxeron investigación de blindaxe antibalística de carburo de boro de baixo custo, co obxectivo de promover o uso a gran escala de blindaxe antibalística de carburo de boro na industria de defensa.
4. Aplicación na industria nuclear
O carburo de boro ten unha alta sección transversal de absorción de neutróns e un amplo espectro de enerxía 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, só superada por algúns elementos como o gadolinio, o samario e o cadmio, e é un absorbente de neutróns térmicos eficiente. Ademais, o carburo de boro é rico en recursos, resistente á corrosión, boa estabilidade térmica, non produce isótopos radioactivos e ten baixa enerxía de raios secundarios, polo que o carburo de boro úsase amplamente como materiais de control e de protección nos reactores nucleares.
Por exemplo, na industria nuclear, o reactor refrixerado por gas a alta temperatura usa un sistema de parada de bola que absorbe boro como segundo sistema de parada. En caso de accidente, cando falla o primeiro sistema de apagado, o segundo sistema de apagado usa unha gran cantidade de gránulos de carburo de boro Caída libre na canle da capa reflectora do núcleo do reactor, etc., para apagar o reactor e realizar o frío. apagado, onde a bola absorbente é unha bola de grafito que contén carburo de boro. A función principal do núcleo de carburo de boro no reactor refrixerado por gas de alta temperatura é controlar a potencia e a seguridade do reactor. O ladrillo de carbono está impregnado con material absorbente de neutróns de carburo de boro, o que pode reducir a irradiación de neutróns do recipiente a presión do reactor.
Na actualidade, os materiais de boruro para reactores nucleares inclúen principalmente os seguintes materiais: carburo de boro (barras de control, barras de protección), ácido bórico (moderador, refrixerante), aceiro de boro (barras de control e materiais de almacenamento de combustible nuclear e residuos nucleares), boro Europio (material venenoso queimable de núcleo), etc.