Bor karbid je crni kristal metalnog sjaja, poznat i kao crni dijamant, koji spada u anorganske nemetalne materijale. Trenutačno je svatko upoznat s materijalom bor karbida, što može biti posljedica primjene neprobojnog oklopa, jer ima najmanju gustoću među keramičkim materijalima, ima prednosti visokog modula elastičnosti i visoke tvrdoće, te može postići dobru upotrebu mikrofrakture za apsorbiranje projektila. Učinak energije, dok je opterećenje što niže moguće. Ali zapravo, bor karbid ima mnoga druga jedinstvena svojstva, zbog kojih može igrati važnu ulogu u abrazivima, vatrostalnim materijalima, nuklearnoj industriji, zrakoplovstvu i drugim područjima.
Svojstva odbor karbid
Što se tiče fizičkih svojstava, tvrdoća bor karbida je tek nakon dijamanta i kubičnog bor nitrida, a još uvijek može održati visoku čvrstoću na visokim temperaturama, što se može koristiti kao idealan materijal otporan na habanje na visokim temperaturama; gustoća bor karbida je vrlo mala (teorijska gustoća je samo 2,52 g/cm3), lakša je od običnih keramičkih materijala i može se koristiti u polju zrakoplovstva; bor karbid ima snažnu sposobnost apsorpcije neutrona, dobru toplinsku stabilnost i talište od 2450 °C, pa se također široko koristi u nuklearnoj industriji. Sposobnost neutronske apsorpcije neutrona može se dodatno poboljšati dodavanjem B elemenata; bor karbidni materijali specifične morfologije i strukture također imaju posebna fotoelektrična svojstva; Osim toga, bor karbid ima visoko talište, visok modul elastičnosti, nizak koeficijent ekspanzije i dobar. Ove prednosti ga čine materijalom za potencijalnu primjenu u mnogim područjima kao što su metalurgija, kemijska industrija, strojevi, zrakoplovna i vojna industrija. Na primjer, dijelovi otporni na koroziju i habanje, izrada oklopa otpornih na metke, reaktorske kontrolne šipke i termoelektrični elementi itd.
Što se tiče kemijskih svojstava, bor karbid ne reagira s kiselinama, lužinama i većinom anorganskih spojeva na sobnoj temperaturi, a teško reagira s kisikom i halogenim plinovima na sobnoj temperaturi, a njegova kemijska svojstva su stabilna. Osim toga, bor karbid u prahu se aktivira halogenom kao sredstvom za boriranje čelika, a bor se infiltrira na površinu čelika da formira film željeznog borida, čime se povećava čvrstoća i otpornost na habanje materijala, a njegova kemijska svojstva su izvrsna.
Svi znamo da priroda materijala određuje upotrebu, pa u kojim primjenama bor karbidni prah ima izvanredne performanse?Inženjeri Centra za istraživanje i razvojUrbanMines Tech.Co., Ltd. napravio je sljedeći sažetak.
Primjena odbor karbid
1. Bor karbid se koristi kao abraziv za poliranje
Primjena bor karbida kao abraziva uglavnom se koristi za brušenje i poliranje safira. Među supertvrdim materijalima, tvrdoća bor karbida bolja je od tvrdoće aluminijevog oksida i silicij karbida, odmah iza dijamanta i kubičnog bor nitrida. Safir je najidealniji supstratni materijal za poluvodičke GaN/Al 2 O3 svjetleće diode (LED), velike integrirane krugove SOI i SOS i filmove supravodljive nanostrukture. Glatkoća površine je vrlo visoka i mora biti ultra glatka Bez stupnja oštećenja. Zbog velike čvrstoće i visoke tvrdoće safirnog kristala (Mohsova tvrdoća 9), donio je velike poteškoće prerađivačkim poduzećima.
S gledišta materijala i brušenja, najbolji materijali za obradu i brušenje safirnih kristala su sintetski dijamant, bor karbid, silicij karbid i silicij dioksid. Tvrdoća umjetnog dijamanta je previsoka (Mohsova tvrdoća 10) prilikom brušenja safirne pločice, izgrebat će površinu, utjecati na propusnost svjetlosti pločice, a cijena je skupa; nakon rezanja silicijevog karbida, hrapavost RA je obično visoka, a ravnost je loša; Međutim, tvrdoća silicijevog dioksida nije dovoljna (Mohsova tvrdoća 7), a sila mljevenja je slaba, što je dugotrajan i radno intenzivan proces mljevenja. Stoga je abraziv bor karbida (tvrdoća po Mohsu 9,3) postao najidealniji materijal za obradu i brušenje safirnih kristala i ima izvrsne performanse u dvostranom brušenju safirnih pločica i stanjivanju i poliranju LED epitaksijalnih pločica na bazi safira.
Vrijedno je spomenuti da kada je bor karbid iznad 600 ° C, površina će se oksidirati u B2O3 film, koji će ga omekšati do određene mjere, tako da nije prikladan za suho brušenje na previsokoj temperaturi u abrazivnim aplikacijama, samo prikladan za poliranje tekućina mljevenje. Međutim, ovo svojstvo sprječava daljnju oksidaciju B4C, što ga čini jedinstvenim prednostima u primjeni vatrostalnih materijala.
2. Primjena u vatrostalnim materijalima
Bor karbid ima karakteristike otpornosti na oksidaciju i visoke temperature. Općenito se koristi kao napredni oblikovani i neoblikovani vatrostalni materijali i naširoko se koristi u raznim područjima metalurgije, kao što su čelične peći i namještaj za peći.
Uz potrebe uštede energije i smanjenja potrošnje u industriji željeza i čelika i taljenja čelika s niskim udjelom ugljika i čelika s ultra niskim udjelom ugljika, istraživanje i razvoj niskougljičnih magnezijsko-ugljičnih opeka (općenito <8% sadržaja ugljika) izvrsnim performansama privlačio je sve više pozornosti domaće i strane industrije. Trenutačno se performanse magnezijsko-ugljičnih opeka s niskim udjelom ugljika općenito poboljšavaju poboljšanjem vezane strukture ugljika, optimiziranjem strukture matrice magnezijsko-ugljičnih opeka i dodavanjem visokoučinkovitih antioksidansa. Među njima se koristi grafitizirani ugljik sastavljen od industrijskog bor karbida i djelomično grafitizirane čađe. Crni kompozitni prah, koji se koristi kao izvor ugljika i antioksidans za niskougljične magnezijsko-ugljične opeke, postigao je dobre rezultate.
Budući da će bor karbid omekšati do određene mjere na visokoj temperaturi, može se pričvrstiti na površinu drugih čestica materijala. Čak i ako je proizvod zgusnut, B2O3 oksidni film na površini može stvoriti određenu zaštitu i igrati ulogu antioksidacije. U isto vrijeme, budući da su stupčasti kristali generirani reakcijom raspoređeni u matrici i prazninama vatrostalnog materijala, poroznost se smanjuje, čvrstoća na srednjoj temperaturi se poboljšava, a volumen generiranih kristala se širi, što može izliječiti volumen skupljanje i smanjenje pukotina.
3. Materijali otporni na metke koji se koriste za poboljšanje nacionalne obrane
Zbog svoje visoke tvrdoće, visoke čvrstoće, male specifične težine i visoke razine balističke otpornosti, bor karbid je posebno u skladu s trendom laganih materijala otpornih na metke. To je najbolji materijal otporan na metke za zaštitu zrakoplova, vozila, oklopa i ljudskih tijela; trenutno,Neke zemljesu predložili jeftino istraživanje antibalističkog oklopa od bor karbida, s ciljem promicanja velike upotrebe antibalističkog oklopa od bor karbida u obrambenoj industriji.
4. Primjena u nuklearnoj industriji
Bor karbid ima visok presjek apsorpcije neutrona i širok spektar neutronske energije te je međunarodno priznat kao najbolji apsorber neutrona za nuklearnu industriju. Među njima, toplinski presjek izotopa bora-10 iznosi čak 347×10-24 cm2, odmah nakon nekoliko elemenata kao što su gadolinij, samarij i kadmij, te je učinkovit apsorber toplinskih neutrona. Osim toga, bor karbid je bogat resursima, otporan je na koroziju, ima dobru toplinsku stabilnost, ne proizvodi radioaktivne izotope i ima nisku energiju sekundarne zrake, tako da se bor karbid naširoko koristi kao kontrolni materijal i materijal za zaštitu u nuklearnim reaktorima.
Na primjer, u nuklearnoj industriji, visokotemperaturni plinom hlađeni reaktor koristi sustav za isključivanje kuglice koja apsorbira bor kao drugi sustav za isključivanje. U slučaju nesreće, kada prvi sustav za gašenje zakaže, drugi sustav za gašenje koristi veliki broj kuglica bor karbida koji slobodno padaju u kanal reflektirajućeg sloja jezgre reaktora, itd., kako bi zatvorio reaktor i ostvario hladnoću isključivanje, pri čemu je apsorbirajuća kugla grafitna kugla koja sadrži bor karbid. Glavna funkcija jezgre bor karbida u visokotemperaturnom reaktoru hlađenom plinom je kontrola snage i sigurnosti reaktora. Ugljična opeka je impregnirana bor karbidnim materijalom koji apsorbira neutrone, što može smanjiti neutronsko zračenje tlačne posude reaktora.
Trenutno boridni materijali za nuklearne reaktore uglavnom uključuju sljedeće materijale: bor karbid (kontrolne šipke, zaštitne šipke), bornu kiselinu (moderator, rashladno sredstvo), bor čelik (kontrolne šipke i materijali za skladištenje nuklearnog goriva i nuklearnog otpada), bor Europij (zapaljivi otrovni materijal) itd.