Բորի կարբիդը մետաղական փայլով սև բյուրեղ է, որը հայտնի է նաև որպես սև ադամանդ, որը պատկանում է անօրգանական ոչ մետաղական նյութերի դասին: Ներկայումս բոլորը ծանոթ են բորի կարբիդի նյութին, որը կարող է պայմանավորված լինել գնդակակայուն զրահի կիրառմամբ, քանի որ այն ունի ամենացածր խտությունը կերամիկական նյութերի մեջ, ունի բարձր առաձգականության մոդուլի և բարձր կարծրության առավելություններ, և կարող է լավ օգտագործել միկրոկոտրվածքը՝ արկերը կլանելու համար: Էներգիայի ազդեցությունը՝ միաժամանակ բեռը հնարավորինս ցածր պահելով: Բայց իրականում բորի կարբիդն ունի բազմաթիվ այլ եզակի հատկություններ, որոնք կարող են այն կարևոր դեր խաղալ հղկող նյութերում, հրակայուն նյութերում, միջուկային արդյունաբերության, ավիատիեզերական և այլ ոլորտներում:
Հատկություններբորի կարբիդ
Ֆիզիկական հատկությունների առումով, բորի կարբիդի կարծրությունը զիջում է միայն ադամանդի և խորանարդ բորի նիտրիդին, և այն կարող է պահպանել բարձր ամրություն բարձր ջերմաստիճաններում, ինչը կարող է օգտագործվել որպես իդեալական բարձր ջերմաստիճանային մաշվածության դիմացկուն նյութ։ Բորի կարբիդի խտությունը շատ փոքր է (տեսական խտությունը ընդամենը 2.52 գ/սմ3 է), ավելի թեթև է, քան սովորական կերամիկական նյութերը, և կարող է օգտագործվել ավիատիեզերական ոլորտում։ Բորի կարբիդն ունի ուժեղ նեյտրոնների կլանման ունակություն, լավ ջերմային կայունություն և 2450°C հալման կետ, ուստի այն լայնորեն կիրառվում է նաև միջուկային արդյունաբերության մեջ։ Նեյտրոնի նեյտրոնների կլանման ունակությունը կարող է հետագայում բարելավվել՝ ավելացնելով B տարրեր։ Բորի կարբիդային նյութերը, որոնք ունեն հատուկ ձևաբանություն և կառուցվածք, ունեն նաև հատուկ լուսաէլեկտրական հատկություններ։ Բացի այդ, բորի կարբիդն ունի բարձր հալման կետ, բարձր առաձգականության մոդուլ, ցածր ընդարձակման գործակից և լավ։ Այս առավելությունները այն դարձնում են պոտենցիալ կիրառման նյութ բազմաթիվ ոլորտներում, ինչպիսիք են մետալուրգիան, քիմիական արդյունաբերությունը, մեքենաշինությունը, ավիատիեզերական և ռազմական արդյունաբերությունը։ Օրինակ՝ կոռոզիակայուն և մաշվածության դիմացկուն մասերի, փամփուշտակայուն զրահների, ռեակտորի կառավարման ձողերի և ջերմաէլեկտրական տարրերի պատրաստման համար և այլն։
Քիմիական հատկությունների առումով, բորի կարբիդը սենյակային ջերմաստիճանում չի փոխազդում թթուների, ալկալիների և անօրգանական միացությունների մեծ մասի հետ, և սենյակային ջերմաստիճանում գրեթե չի փոխազդում թթվածնի և հալոգենային գազերի հետ, և դրա քիմիական հատկությունները կայուն են: Բացի այդ, բորի կարբիդի փոշին ակտիվանում է հալոգենի կողմից որպես պողպատի բորիդային նյութ, և բորը ներթափանցում է պողպատի մակերես՝ առաջացնելով երկաթի բորիդային թաղանթ, դրանով իսկ բարձրացնելով նյութի ամրությունը և մաշվածության դիմադրությունը, և դրա քիմիական հատկությունները գերազանց են:
Մենք բոլորս գիտենք, որ նյութի բնույթն է որոշում օգտագործումը, ուստի որ կիրառություններում է բորի կարբիդի փոշին ցուցաբերում բացառիկ արդյունավետություն։Հետազոտությունների և զարգացման կենտրոնի ինժեներներըՔաղաքային հանքերի տեխ.«Ընտրություն» ՍՊԸ-ն կազմել է հետևյալ ամփոփումը։
Կիրառումըբորի կարբիդ
1. Բորի կարբիդը օգտագործվում է որպես հղկող հղկող նյութ
Բորի կարբիդի կիրառումը որպես հղկող նյութ հիմնականում օգտագործվում է շափյուղայի հղկման և փայլեցման համար: Գերկարծր նյութերի շարքում բորի կարբիդի կարծրությունն ավելի լավն է, քան ալյումինի օքսիդին և սիլիցիումի կարբիդինը՝ զիջելով միայն ադամանդին և խորանարդային բորի նիտրիդին: Շափյուղան կիսահաղորդչային GaN/Al2O3 լուսադիոդների (LED), SOI և SOS մեծածավալ ինտեգրալ սխեմաների և գերհաղորդիչ նանոկառուցվածքային թաղանթների համար ամենահարմար հիմքային նյութն է: Մակերեսի հարթությունը շատ բարձր է և պետք է լինի գերհարթ՝ առանց վնասվելու աստիճանի: Շափյուղայի բյուրեղի բարձր ամրության և բարձր կարծրության պատճառով (Մոհսի կարծրություն 9), այն մեծ դժվարություններ է առաջացրել վերամշակող ձեռնարկություններում:
Նյութերի և հղկման տեսանկյունից, շափյուղայի բյուրեղների մշակման և հղկման լավագույն նյութերն են սինթետիկ ադամանդը, բորի կարբիդը, սիլիցիումի կարբիդը և սիլիցիումի երկօքսիդը: Արհեստական ադամանդի կարծրությունը չափազանց բարձր է (Մոհսի կարծրություն 10), երբ հղկվում է շափյուղայի վաֆլի, այն քերծում է մակերեսը, ազդում վաֆլիի լույսի թափանցելիության վրա, և գինը թանկ է. սիլիցիումի կարբիդը կտրելուց հետո կոպտության RA-ն սովորաբար բարձր է, իսկ հարթությունը՝ վատ: Այնուամենայնիվ, սիլիցիումի կարծրությունը բավարար չէ (Մոհսի կարծրություն 7), և հղկման ուժը վատ է, ինչը հղկման գործընթացում ժամանակատար և աշխատատար է: Հետևաբար, բորի կարբիդային հղկող նյութը (Մոհսի կարծրություն 9.3) դարձել է շափյուղայի բյուրեղների մշակման և հղկման ամենաիդեալական նյութը և ունի գերազանց կատարողականություն շափյուղայի վաֆլիների երկկողմանի հղկման և շափյուղայի վրա հիմնված LED էպիտաքսիալ վաֆլիների հետադարձ նոսրացման և հղկման համար:
Հարկ է նշել, որ երբ բորի կարբիդի ջերմաստիճանը 600°C-ից բարձր է, մակերեսը օքսիդանում է B2O3 թաղանթի, ինչը որոշակիորեն մեղմացնում է այն, ուստի այն հարմար չէ չափազանց բարձր ջերմաստիճանում չոր հղկման համար՝ հղկող կիրառություններում, այլ միայն հարմար է հեղուկ հղկման համար: Այնուամենայնիվ, այս հատկությունը կանխում է B4C-ի հետագա օքսիդացումը, ինչը այն եզակի առավելություններ է տալիս հրակայուն նյութերի կիրառման մեջ:
2. Կիրառումը հրակայուն նյութերում
Բորի կարբիդն ունի հակաօքսիդացման և բարձր ջերմաստիճանային դիմադրության բնութագրեր: Այն ընդհանուր առմամբ օգտագործվում է որպես առաջադեմ ձևավորված և չձևավորված հրակայուն նյութեր և լայնորեն կիրառվում է մետալուրգիայի տարբեր ոլորտներում, ինչպիսիք են պողպատե վառարանները և վառարանների կահույքը:
Երկաթի և պողպատի արդյունաբերության, ինչպես նաև ցածր ածխածնային պողպատի և գերցածր ածխածնային պողպատի հալման կարիքների հետ մեկտեղ, ցածր ածխածնային մագնեզիա-ածխածնային աղյուսների (ընդհանուր առմամբ <8% ածխածնային պարունակությամբ) գերազանց կատարողականությամբ հետազոտությունն ու մշակումը ավելի ու ավելի մեծ ուշադրություն են գրավում ներքին և արտաքին արդյունաբերությունների կողմից: Ներկայումս ցածր ածխածնային մագնեզիա-ածխածնային աղյուսների կատարողականությունը ընդհանուր առմամբ բարելավվում է կապված ածխածնային կառուցվածքի բարելավման, մագնեզիա-ածխածնային աղյուսների մատրիցային կառուցվածքի օպտիմալացման և բարձր արդյունավետության հակաօքսիդանտների ավելացման միջոցով: Դրանց թվում օգտագործվում է արդյունաբերական որակի բորի կարբիդից և մասամբ գրաֆիտացված ածխածնային սևից կազմված գրաֆիտացված ածխածին: Սև կոմպոզիտային փոշին, որն օգտագործվում է որպես ածխածնի աղբյուր և հակաօքսիդանտ ցածր ածխածնային մագնեզիա-ածխածնային աղյուսների համար, լավ արդյունքների է հասել:
Քանի որ բորի կարբիդը որոշակի չափով փափկում է բարձր ջերմաստիճանում, այն կարող է կպչել այլ նյութական մասնիկների մակերեսին: Նույնիսկ եթե արտադրանքը խտացված է, մակերեսի վրա գտնվող B2O3 օքսիդային թաղանթը կարող է որոշակի պաշտպանություն ստեղծել և հակաօքսիդացման դեր խաղալ: Միևնույն ժամանակ, քանի որ ռեակցիայի արդյունքում առաջացած սյունաձև բյուրեղները բաշխված են հրակայուն նյութի մատրիցում և ճեղքերում, ծակոտկենությունը նվազում է, միջին ջերմաստիճանի ամրությունը բարելավվում է, և առաջացած բյուրեղների ծավալը լայնանում է, ինչը կարող է վերականգնել ծավալի կծկումը և նվազեցնել ճաքերը:
3. Ազգային պաշտպանությունը բարելավելու համար օգտագործվող գնդակակայուն նյութեր
Բարձր կարծրության, բարձր ամրության, փոքր տեսակարար կշռի և բալիստիկ դիմադրության բարձր մակարդակի շնորհիվ, բորի կարբիդը հատկապես համապատասխանում է թեթև, անխոցելի նյութերի միտմանը։ Այն լավագույն անխոցելի նյութն է ինքնաթիռների, տրանսպորտային միջոցների, զրահատեխնիկայի և մարդկային մարմինների պաշտպանության համար։ Ներկայումս,Որոշ երկրներառաջարկել են բորի կարբիդային հակաբալիստիկ զրահի ցածր գնով հետազոտություն՝ նպատակ ունենալով խթանել բորի կարբիդային հակաբալիստիկ զրահի լայնածավալ օգտագործումը պաշտպանական արդյունաբերության մեջ։
4. Կիրառումը միջուկային արդյունաբերության մեջ
Բորի կարբիդն ունի բարձր նեյտրոնային կլանման հատույթ և լայն նեյտրոնային էներգիայի սպեկտր, և միջազգայնորեն ճանաչված է որպես միջուկային արդյունաբերության համար լավագույն նեյտրոնային կլանիչ: Դրանց թվում է բոր-10 իզոտոպի ջերմային հատույթը, որը հասնում է մինչև 347×10-24 սմ2-ի, զիջելով միայն մի քանի տարրերի, ինչպիսիք են գադոլինիումը, սամարիումը և կադմիումը, և արդյունավետ ջերմային նեյտրոնային կլանիչ է: Բացի այդ, բորի կարբիդը հարուստ է ռեսուրսներով, դիմացկուն է կոռոզիային, լավ ջերմային կայունություն ունի, չի առաջացնում ռադիոակտիվ իզոտոպներ և ունի ցածր երկրորդային ճառագայթային էներգիա, ուստի բորի կարբիդը լայնորեն օգտագործվում է որպես կառավարման նյութեր և պաշտպանիչ նյութեր միջուկային ռեակտորներում:
Օրինակ, միջուկային արդյունաբերության մեջ, բարձր ջերմաստիճանի գազով սառեցվող ռեակտորը որպես երկրորդ անջատման համակարգ օգտագործում է բոր կլանող գնդիկավոր անջատման համակարգ: Վթարի դեպքում, երբ առաջին անջատման համակարգը խափանվում է, երկրորդ անջատման համակարգը օգտագործում է մեծ քանակությամբ բորի կարբիդի գնդիկներ, որոնք ազատորեն ընկնում են ռեակտորի միջուկի անդրադարձնող շերտի ալիքի մեջ և այլն, ռեակտորը անջատելու և սառը անջատում իրականացնելու համար, որտեղ կլանող գնդիկը գրաֆիտային գնդիկ է, որը պարունակում է բորի կարբիդ: Բարձր ջերմաստիճանի գազով սառեցվող ռեակտորում բորի կարբիդի միջուկի հիմնական գործառույթը ռեակտորի հզորության և անվտանգության վերահսկումն է: Ածխածնային աղյուսը ներծծված է բորի կարբիդի նեյտրոն կլանող նյութով, որը կարող է նվազեցնել ռեակտորի ճնշման բաքի նեյտրոնային ճառագայթումը:
Ներկայումս միջուկային ռեակտորների համար բորիդային նյութերը հիմնականում ներառում են հետևյալ նյութերը՝ բորի կարբիդ (կառավարման ձողեր, պաշտպանիչ ձողեր), բորաթթու (մոդերատոր, սառեցնող նյութ), բորային պողպատ (կառավարման ձողեր և միջուկային վառելիքի և միջուկային թափոնների պահեստավորման նյութեր), բորային եվրոպիում (միջուկի այրվող թունավոր նյութ) և այլն։