बोरॉन कार्बाइड एक काला क्रिस्टल है जिसमें धातु की चमक होती है, जिसे ब्लैक डायमंड के रूप में भी जाना जाता है, जो अकार्बनिक गैर-धातु सामग्री से संबंधित है। वर्तमान में, हर कोई बोरॉन कार्बाइड की सामग्री से परिचित है, जो बुलेटप्रूफ कवच के आवेदन के कारण हो सकता है, क्योंकि इसमें सिरेमिक सामग्री के बीच सबसे कम घनत्व है, उच्च लोचदार मापांक और उच्च कठोरता के फायदे हैं, और प्रोजेक्टाइल को अवशोषित करने के लिए माइक्रो-फ्रैक्चर का अच्छा उपयोग प्राप्त कर सकते हैं। ऊर्जा का प्रभाव, जबकि लोड को यथासंभव कम रखते हुए। लेकिन वास्तव में, बोरॉन कार्बाइड में कई अन्य अद्वितीय गुण हैं, जो इसे अपघर्षक, दुर्दम्य सामग्री, परमाणु उद्योग, एयरोस्पेस और अन्य क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं।
के गुणबोरॉन कार्बाइड
भौतिक गुणों के संदर्भ में, बोरॉन कार्बाइड की कठोरता हीरे और क्यूबिक बोरॉन नाइट्राइड के बाद ही होती है, और यह अभी भी उच्च तापमान पर उच्च ताकत बनाए रख सकती है, जिसका उपयोग एक आदर्श उच्च तापमान पहनने-प्रतिरोधी सामग्री के रूप में किया जा सकता है; बोरॉन कार्बाइड का घनत्व बहुत छोटा है (सैद्धांतिक घनत्व केवल 2.52 ग्राम/ सेमी 3 है), साधारण सिरेमिक सामग्री की तुलना में हल्का, और इसका उपयोग एयरोस्पेस क्षेत्र में किया जा सकता है; बोरॉन कार्बाइड में एक मजबूत न्यूट्रॉन अवशोषण क्षमता, अच्छी थर्मल स्थिरता और 2450 डिग्री सेल्सियस का एक पिघलने बिंदु है, इसलिए यह परमाणु उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। न्यूट्रॉन की न्यूट्रॉन अवशोषण क्षमता को बी तत्वों को जोड़कर और सुधार किया जा सकता है; विशिष्ट आकृति विज्ञान और संरचना के साथ बोरॉन कार्बाइड सामग्री में विशेष फोटोइलेक्ट्रिक गुण भी होते हैं; इसके अलावा, बोरॉन कार्बाइड में एक उच्च पिघलने बिंदु, उच्च लोचदार मापांक, कम विस्तार गुणांक और अच्छे ये फायदे इसे कई क्षेत्रों में एक संभावित अनुप्रयोग सामग्री बनाते हैं जैसे कि धातु विज्ञान, रासायनिक उद्योग, मशीनरी, एयरोस्पेस और सैन्य उद्योग। उदाहरण के लिए, संक्षारण-प्रतिरोधी और पहनने के लिए प्रतिरोधी भागों, बुलेटप्रूफ कवच, रिएक्टर नियंत्रण छड़ और थर्मोइलेक्ट्रिक तत्वों, आदि।
रासायनिक गुणों के संदर्भ में, बोरान कार्बाइड कमरे के तापमान पर एसिड, क्षारीय और अधिकांश अकार्बनिक यौगिकों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, और शायद ही कमरे के तापमान पर ऑक्सीजन और हैलोजेन गैसों के साथ प्रतिक्रिया करता है, और इसके रासायनिक गुण स्थिर होते हैं। इसके अलावा, बोरॉन कार्बाइड पाउडर एक स्टील बोरिंग एजेंट के रूप में हलोजन द्वारा सक्रिय किया जाता है, और बोरॉन को एक आयरन बोरिड फिल्म बनाने के लिए स्टील की सतह पर घुसपैठ की जाती है, जिससे सामग्री की ताकत और पहनने के प्रतिरोध को बढ़ाया जाता है, और इसके रासायनिक गुण उत्कृष्ट होते हैं।
हम सभी जानते हैं कि सामग्री की प्रकृति उपयोग को निर्धारित करती है, इसलिए बोरॉन कार्बाइड पाउडर में किन अनुप्रयोगों में उत्कृष्ट प्रदर्शन होता है?के आर एंड डी केंद्र के इंजीनियरअर्बनमाइंस टेक।कं, लिमिटेड ने निम्नलिखित सारांश बनाया।
अनुप्रयोगबोरॉन कार्बाइड
1। बोरॉन कार्बाइड का उपयोग पॉलिशिंग अपघर्षक के रूप में किया जाता है
एक अपघर्षक के रूप में बोरॉन कार्बाइड के आवेदन का उपयोग मुख्य रूप से नीलम को पीसने और चमकाने के लिए किया जाता है। सुपरहार्ड सामग्री के बीच, बोरान कार्बाइड की कठोरता एल्यूमीनियम ऑक्साइड और सिलिकॉन कार्बाइड की तुलना में बेहतर है, जो केवल हीरे और क्यूबिक बोरॉन नाइट्राइड के बाद दूसरा है। नीलमणि GAN/AL 2 O3 प्रकाश-उत्सर्जक डायोड (LED), बड़े पैमाने पर एकीकृत सर्किट SOI और SOS, और सुपरकंडक्टिंग नैनोस्ट्रक्चर फिल्मों के लिए नीलम सबसे आदर्श सब्सट्रेट सामग्री है। सतह की चिकनाई बहुत अधिक है और यह अल्ट्रा-स्मूथ होना चाहिए कि कोई नुकसान नहीं है। नीलम क्रिस्टल (मोह्स हार्डनेस 9) की उच्च शक्ति और उच्च कठोरता के कारण, इसने उद्यमों को प्रसंस्करण के लिए बड़ी कठिनाइयों को लाया है।
सामग्री और पीस के दृष्टिकोण से, नीलमणि क्रिस्टल के प्रसंस्करण और पीसने के लिए सबसे अच्छी सामग्री सिंथेटिक डायमंड, बोरॉन कार्बाइड, सिलिकॉन कार्बाइड और सिलिकॉन डाइऑक्साइड हैं। कृत्रिम हीरे की कठोरता बहुत अधिक है (मोह्स हार्डनेस 10) जब नीलम वेफर को पीसते हुए, यह सतह को खरोंच देगा, वेफर के प्रकाश संप्रेषण को प्रभावित करेगा, और कीमत महंगी है; सिलिकॉन कार्बाइड को काटने के बाद, खुरदरापन आरए आमतौर पर उच्च होता है और सपाटता खराब होती है; हालांकि, सिलिका की कठोरता पर्याप्त नहीं है (मोह्स हार्डनेस 7), और पीस बल खराब है, जो कि पीसने की प्रक्रिया में समय लेने वाली और श्रम-गहन है। इसलिए, बोरॉन कार्बाइड अपघर्षक (मोह्स हार्डनेस 9.3) नीलमणि क्रिस्टल को संसाधित करने और पीसने के लिए सबसे आदर्श सामग्री बन गई है, और नीलम वेफर्स के डबल-साइडेड पीस में उत्कृष्ट प्रदर्शन और नीलम-आधारित एलईडी एपिटैक्सियल वेफर्स के पतले और चमकाने के लिए उत्कृष्ट प्रदर्शन है।
यह ध्यान देने योग्य है कि जब बोरान कार्बाइड 600 डिग्री सेल्सियस से ऊपर होता है, तो सतह को B2O3 फिल्म में ऑक्सीकरण किया जाएगा, जो इसे एक निश्चित सीमा तक नरम कर देगा, इसलिए यह अपघर्षक अनुप्रयोगों में बहुत अधिक तापमान पर सूखे पीसने के लिए उपयुक्त नहीं है, केवल तरल पीस के लिए उपयुक्त है। हालांकि, यह संपत्ति B4C को आगे ऑक्सीकरण करने से रोकती है, जिससे दुर्दम्य सामग्री के अनुप्रयोग में अद्वितीय लाभ होता है।
2। दुर्दम्य सामग्री में आवेदन
बोरॉन कार्बाइड में एंटी-ऑक्सीकरण और उच्च तापमान प्रतिरोध की विशेषताएं हैं। यह आम तौर पर उन्नत आकार और अनचाहे दुर्दम्य सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है और व्यापक रूप से धातु विज्ञान के विभिन्न क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है, जैसे कि स्टील स्टोव और भट्ठा फर्नीचर।
लोहे और इस्पात उद्योग में ऊर्जा की बचत और खपत में कमी और लो-कार्बन स्टील और अल्ट्रा-लो कार्बन स्टील की गलाने की जरूरतों के साथ, उत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ कम कार्बन मैग्नेशिया-कार्बन ईंटों (आम तौर पर <8% कार्बन सामग्री) के अनुसंधान और विकास ने घरेलू और विदेशी उद्योगों से अधिक से अधिक ध्यान आकर्षित किया है। वर्तमान में, कम कार्बन मैग्नेशिया-कार्बन ईंटों के प्रदर्शन को आमतौर पर बंधुआ कार्बन संरचना में सुधार करके, मैग्नेशिया-कार्बन ईंटों की मैट्रिक्स संरचना को अनुकूलित करके और उच्च-दक्षता वाले एंटीऑक्सिडेंट को जोड़कर सुधार किया जाता है। उनमें से, औद्योगिक ग्रेड बोरॉन कार्बाइड और आंशिक रूप से ग्राफिटाइज्ड कार्बन ब्लैक से बना ग्राफिटाइज्ड कार्बन का उपयोग किया जाता है। कम कार्बन मैग्नेशिया-कार्बन ईंटों के लिए कार्बन स्रोत और एंटीऑक्सिडेंट के रूप में उपयोग किए जाने वाले ब्लैक कम्पोजिट पाउडर ने अच्छे परिणाम प्राप्त किए हैं।
चूंकि बोरान कार्बाइड उच्च तापमान पर एक निश्चित सीमा तक नरम हो जाएगा, इसलिए इसे अन्य सामग्री कणों की सतह से जोड़ा जा सकता है। यहां तक कि अगर उत्पाद घनीभूत है, तो सतह पर B2O3 ऑक्साइड फिल्म एक निश्चित सुरक्षा बना सकती है और एक एंटी-ऑक्सीकरण भूमिका निभा सकती है। उसी समय, क्योंकि प्रतिक्रिया द्वारा उत्पन्न स्तंभ क्रिस्टल मैट्रिक्स में वितरित किए जाते हैं और दुर्दम्य सामग्री के अंतराल को कम कर दिया जाता है, छिद्र कम हो जाता है, मध्यम तापमान की ताकत में सुधार होता है, और उत्पन्न क्रिस्टल की मात्रा फैलता है, जो वॉल्यूम संकोचन को ठीक कर सकता है और दरारें को कम कर सकता है।
3। राष्ट्रीय रक्षा को बढ़ाने के लिए बुलेटप्रूफ सामग्री का उपयोग किया जाता है
इसकी उच्च कठोरता, उच्च शक्ति, छोटे विशिष्ट गुरुत्व और उच्च स्तर के बैलिस्टिक प्रतिरोध के कारण, बोरान कार्बाइड विशेष रूप से हल्के बुलेटप्रूफ सामग्री की प्रवृत्ति के अनुरूप है। यह विमान, वाहनों, कवच और मानव शरीर की सुरक्षा के लिए सबसे अच्छा बुलेटप्रूफ सामग्री है; वर्तमान में,कुछ देशरक्षा उद्योग में बोरान कार्बाइड विरोधी-बॉलिस्टिक कवच के बड़े पैमाने पर उपयोग को बढ़ावा देने के उद्देश्य से, कम लागत वाले बोरॉन कार्बाइड एंटी-बैलिस्टिक कवच अनुसंधान का प्रस्ताव है।
4। परमाणु उद्योग में आवेदन
बोरॉन कार्बाइड में एक उच्च न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस-सेक्शन और एक विस्तृत न्यूट्रॉन ऊर्जा स्पेक्ट्रम है, और परमाणु उद्योग के लिए सबसे अच्छा न्यूट्रॉन अवशोषक के रूप में अंतरराष्ट्रीय स्तर पर मान्यता प्राप्त है। उनमें से, बोरोन -10 आइसोटोप का थर्मल सेक्शन 347 × 10-24 सेमी 2 जितना अधिक है, केवल कुछ तत्वों जैसे कि गैडोलीनियम, सामरी और कैडमियम के लिए दूसरा है, और एक कुशल थर्मल न्यूट्रॉन अवशोषक है। इसके अलावा, बोरॉन कार्बाइड संसाधनों, संक्षारण-प्रतिरोधी, अच्छे थर्मल स्थिरता में समृद्ध है, रेडियोधर्मी आइसोटोप का उत्पादन नहीं करता है, और इसमें कम माध्यमिक किरण ऊर्जा होती है, इसलिए बोरॉन कार्बाइड को व्यापक रूप से परमाणु रिएक्टरों में नियंत्रण सामग्री और परिरक्षण सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है।
उदाहरण के लिए, परमाणु उद्योग में, उच्च तापमान वाले गैस-कूल्ड रिएक्टर बोरॉन को दूसरे शटडाउन सिस्टम के रूप में बॉल शटडाउन सिस्टम का उपयोग करते हैं। एक दुर्घटना के मामले में, जब पहला शटडाउन सिस्टम विफल हो जाता है, तो दूसरा शटडाउन सिस्टम रिएक्टर कोर की परावर्तक परत के चैनल में बड़ी संख्या में बोरॉन कार्बाइड छर्रों का उपयोग करता है, रिएक्टर को बंद करने और कोल्ड शटडाउन को महसूस करने के लिए, जिसमें अवशोषित गेंद एक ग्रेफाइट बॉल है जिसमें बोरॉन कार्बाइड होता है। उच्च तापमान गैस-कूल्ड रिएक्टर में बोरॉन कार्बाइड कोर का मुख्य कार्य रिएक्टर की शक्ति और सुरक्षा को नियंत्रित करना है। कार्बन ईंट को बोरान कार्बाइड न्यूट्रॉन अवशोषित सामग्री के साथ लगाया जाता है, जो रिएक्टर दबाव पोत के न्यूट्रॉन विकिरण को कम कर सकता है।
वर्तमान में, परमाणु रिएक्टरों के लिए बोराइड सामग्री में मुख्य रूप से निम्नलिखित सामग्री शामिल हैं: बोरॉन कार्बाइड (नियंत्रण छड़ें, परिरक्षण रॉड्स), बोरिक एसिड (मॉडरेटर, कूलेंट), बोरॉन स्टील (परमाणु ईंधन और परमाणु अपशिष्ट के लिए नियंत्रण छड़ और भंडारण सामग्री), बोरान यूरोपियम (कोर बर्न करने योग्य ज़हर मटेरियल)।