Il carburo di boro è un cristallo nero con lucentezza metallica, noto anche come diamante nero, che appartiene a materiali non metallici inorganici. Al momento, tutti hanno familiarità con il materiale del carburo di boro, che può essere dovuto all'applicazione dell'armatura a prova di proiettile, perché ha la più bassa densità tra i materiali ceramici, presenta i vantaggi dell'elevato modulo elastico e dell'elevata durezza e può ottenere un buon uso della micro-frattura per assorbire i proiettili. L'effetto dell'energia, mantenendo il carico il più basso possibile. Ma in effetti, il carburo di boro ha molte altre proprietà uniche, che possono renderlo un ruolo importante in abrasivi, materiali refrattari, industria nucleare, aerospaziale e altri campi.
Proprietà diCarburo di boro
In termini di proprietà fisiche, la durezza del carburo di boro è solo dopo il nitruro di boro a diamante e cubico e può comunque mantenere un'alta resistenza ad alte temperature, che può essere utilizzata come materiale resistente all'usura ad alta temperatura ideale; La densità del carburo di boro è molto piccola (la densità teorica è solo 2,52 g/ cm3), più leggera dei normali materiali ceramici, e può essere utilizzata nel campo aerospaziale; Il carburo di boro ha una forte capacità di assorbimento dei neutroni, una buona stabilità termica e un punto di fusione di 2450 ° C, quindi è anche ampiamente utilizzato nell'industria nucleare. La capacità di assorbimento dei neutroni del neutrone può essere ulteriormente migliorata aggiungendo elementi B; I materiali in carburo di boro con morfologia e struttura specifici hanno anche proprietà fotoelettriche speciali; Inoltre, il carburo di boro ha un elevato punto di fusione, un elevato modulo elastico, un coefficiente di espansione a bassa espansione e bene questi vantaggi lo rendono un potenziale materiale di applicazione in molti settori come metallurgia, industria chimica, macchinari, aerospaziale e industria militare. Ad esempio, parti resistenti alla corrosione e resistenti all'usura, creazione di armature antiproiettile, aste di controllo del reattore e elementi termoelettrici, ecc.
In termini di proprietà chimiche, il carburo di boro non reagisce con acidi, alcali e la maggior parte dei composti inorganici a temperatura ambiente e difficilmente reagisce con ossigeno e gas alogeni a temperatura ambiente e le sue proprietà chimiche sono stabili. Inoltre, la polvere in carburo di boro viene attivata da alogeno come agente di borghese in acciaio e il boro è infiltrato sulla superficie dell'acciaio per formare un film di boride di ferro, migliorando così la resistenza e la resistenza all'usura del materiale e le sue proprietà chimiche sono eccellenti.
Sappiamo tutti che la natura del materiale determina l'uso, quindi in quali applicazioni la polvere di carburo di boro ha prestazioni eccezionali?Gli ingegneri del centro di ricerca e sviluppo diUrbanmines Tech.Co., Ltd. ha fatto il seguente riepilogo.
Applicazione diCarburo di boro
1. Il carburo di boro è usato come lucidabile abrasivo
L'applicazione del carburo di boro come abrasivo viene utilizzata principalmente per la macinazione e la lucidatura dello zaffiro. Tra i materiali superhard, la durezza del carburo di boro è migliore di quella dell'ossido di alluminio e del carburo di silicio, secondo solo al diamante e al nitruro di boro cubo. Lo zaffiro è il materiale del substrato più ideale per i diodi a semiconduttore GAN/AL 2 O3 che emettono la luce (LED), circuiti integrati su larga scala SOI e SOS e pellicole di nanostrutture superconducenti. La levigatezza della superficie è molto alta e deve essere ultra-morbida nessun grado di danno. A causa dell'elevata resistenza e dell'elevata durezza del cristallo di zaffiro (durezza MOHS 9), ha portato grandi difficoltà a elaborare le imprese.
Dal punto di vista dei materiali e della macinazione, i migliori materiali per la lavorazione e la macinazione dei cristalli di zaffiro sono il diamante sintetico, il carburo di boro, il carburo di silicio e il biossido di silicio. La durezza del diamante artificiale è troppo elevata (durezza MOHS 10) quando si macina il wafer di zaffiro, graffirà la superficie, influenzerà la trasmissione della luce del wafer e il prezzo è costoso; Dopo aver tagliato il carburo di silicio, la rugosità RA è generalmente alta e la piattaforma è scarsa; Tuttavia, la durezza della silice non è sufficiente (durezza MOHS 7), e la forza di macinazione è scarsa, che richiede tempo e ad alta intensità di lavoro nel processo di macinazione. Pertanto, l'abrasivo in carburo di boro (durezza MOHS 9.3) è diventato il materiale più ideale per l'elaborazione e la macinatura cristalli di zaffiro e ha prestazioni eccellenti nella macinazione a doppia faccia di wafer di zaffiro e diradamento posteriore e di lucidatura a base di epitassiali a base di zaffiro.
Vale la pena ricordare che quando il carburo di boro è superiore a 600 ° C, la superficie verrà ossidata in pellicola B2O3, il che lo ammorbiderà in una certa misura, quindi non è adatto alla macinatura a secco a temperature troppo elevate in applicazioni abrasive, adatto solo a lucidare la macinatura liquida. Tuttavia, questa proprietà impedisce di ossidarsi ulteriormente B4C, rendendolo un unico vantaggi nell'applicazione di materiali refrattari.
2. Applicazione in materiali refrattari
Il carburo di boro ha le caratteristiche dell'antiossidazione e della resistenza ad alta temperatura. Viene generalmente usato come materiali refrattari a forma avanzata e non formati ed è ampiamente utilizzato in vari campi di metallurgia, come stufe in acciaio e mobili in forno.
Con le esigenze del risparmio energetico e della riduzione del consumo nell'industria del ferro e dell'acciaio e la fusione di acciaio a basse emissioni di carbonio e acciaio al carbonio ultra-basso, la ricerca e lo sviluppo di mattoni di magnesia-carbonio a basse emissioni di carbonio (generalmente contenuto di carbonio <8%) con eccellenti prestazioni hanno attirato sempre più attenzione da industrie domestiche e straniere. Allo stato attuale, le prestazioni dei mattoni di magnesia-carbonio a basse emissioni di carbonio vengono generalmente migliorate migliorando la struttura del carbonio incollato, ottimizzando la struttura a matrice dei mattoni di magnesia-carbonio e aggiungendo antiossidanti ad alta efficienza. Tra questi, viene utilizzato il carbonio grafitizzato composto da carburo di boro di livello industriale e nero di carbonio parzialmente grafitizzato. La polvere composita nera, utilizzata come fonte di carbonio e antiossidante per i mattoni a bassa carbonio di magnesia-carbonio, ha ottenuto buoni risultati.
Poiché il carburo di boro si ammorbidirà in una certa misura ad alta temperatura, può essere attaccato alla superficie di altre particelle di materiale. Anche se il prodotto è densificato, il film di ossido B2O3 in superficie può formare una certa protezione e svolgere un ruolo antiossidazione. Allo stesso tempo, poiché i cristalli colonnari generati dalla reazione sono distribuiti nella matrice e gli spazi vuoti del materiale refrattario, la porosità è ridotta, la resistenza a media temperatura viene migliorata e si espande il volume dei cristalli generati, il che può guarire il restringimento del volume e ridurre le fessure.
3. Materiali antiproiettile utilizzati per migliorare la difesa nazionale
A causa della sua alta durezza, alta resistenza, piccola gravità specifica e alto livello di resistenza balistica, il carburo di boro è soprattutto in linea con la tendenza di materiali a prova di proiettile leggeri. È il miglior materiale antiproiettile per la protezione di aerei, veicoli, armature e corpi umani; attualmente,Alcuni paesihanno proposto ricerche di armature anti-balide a basso costo in carburo, con l'obiettivo di promuovere l'uso su larga scala di armature anti-ballistiche in carburo di boro nel settore della difesa.
4. Applicazione nell'industria nucleare
Il carburo di boro ha un'elevata sezione di assorbimento di neutroni e un ampio spettro di energia di neutroni ed è riconosciuto a livello internazionale come il miglior assorbitore di neutroni per l'industria nucleare. Tra questi, la sezione termica dell'isotopo di boro-10 è alta quanto 347 × 10-24 cm2, seconda solo a pochi elementi come gadolinio, samarium e cadmio, ed è un efficiente assorbitore di neutroni termici. Inoltre, il carburo di boro è ricco di risorse, resistente alla corrosione, una buona stabilità termica, non produce isotopi radioattivi e ha una bassa energia di raggi secondari, quindi il carburo di boro è ampiamente utilizzato come materiali di controllo e materiali di schermatura nei reattori nucleari.
Ad esempio, nell'industria nucleare, il reattore a gas raffreddato ad alta temperatura utilizza il sistema di arresto della palla che assorbono il boro come secondo sistema di arresto. In caso di incidente, quando il primo sistema di arresto fallisce, il secondo sistema di spegnimento utilizza un gran numero di pellet in carburo di boro Free cadute nel canale dello strato riflettente del nucleo del reattore, ecc., Per chiudere il reattore e realizzare l'arresto freddo, in cui la palla assorbente è una sfera di grafite contenente carbiglia di boro. La funzione principale del nucleo in carburo di boro nel reattore a gas ad alta temperatura è quella di controllare la potenza e la sicurezza del reattore. Il mattone di carbonio è impregnato di materiale assorbente di neutroni in carburo di boro, che può ridurre l'irradiazione dei neutroni del vaso di pressione del reattore.
Allo stato attuale, i materiali di boride per reattori nucleari includono principalmente i seguenti materiali: carburo di boro (aste di controllo, aste di schermatura), acido borico (moderatore, liquido di raffreddamento), acciaio boro (aste di controllo e materiali di stoccaggio per combustibili nucleari e scarpe nucleari), boron europio (materiale di avvelena insenabile), ecc.