בורון קרביד הוא קריסטל שחור עם ברק מתכתי, הידוע גם בשם Black Diamond, השייך לחומרים לא-מתכתיים לא-אורגניים. נכון לעכשיו, כולם מכירים את החומר של בורון קרביד, שעשוי לנבוע מהיישום של שריון אטום כדורים, מכיוון שיש לו את הצפיפות הנמוכה ביותר בקרב חומרים קרמיים, יש יתרונות של מודולוס אלסטי גבוה וקשיות גבוהה, ויכולים להשיג שימוש טוב במיקרו-שבר לספיגת טילים. השפעת האנרגיה, תוך שמירה על העומס נמוך ככל האפשר. אך למעשה, לבורון קרביד יש הרבה תכונות ייחודיות אחרות, שיכולות לגרום לו למלא תפקיד חשוב בשחיקה, חומרים עקשן, תעשייה גרעינית, תעופה וחלל ושדות אחרים.
מאפיינים שלבורון קרביד
מבחינת התכונות הפיזיות, הקשיות של בורון קרביד היא רק לאחר יהלום ובורון ניטריד מעוקב, והיא עדיין יכולה לשמור על חוזק גבוה בטמפרטורות גבוהות, שיכולות לשמש כחומר אידיאלי עמיד בפני בלשנים גבוה; הצפיפות של בורון קרביד קטנה מאוד (הצפיפות התיאורטית היא רק 2.52 גרם/ ס"מ 3), קלה יותר מחומרים קרמיים רגילים, וניתן להשתמש בה בשדה האווירי; לבורון קרביד יכולת ספיגת נויטרונים חזקה, יציבות תרמית טובה ונקודת התכה של 2450 מעלות צלזיוס, כך שהיא נמצאת בשימוש נרחב גם בתעשייה הגרעינית. ניתן לשפר עוד יותר את יכולת ספיגת הנויטרונים של הנויטרון על ידי הוספת אלמנטים B; לחומרים של בורון קרביד עם מורפולוגיה ומבנה ספציפיים יש גם תכונות פוטואלקטריות מיוחדות; בנוסף, בורון קרביד יש נקודת התכה גבוהה, מודולוס אלסטי גבוה, מקדם התרחבות נמוך וטוב היתרונות הללו הופכים אותו לחומר יישום פוטנציאלי בתחומים רבים כמו מטלורגיה, תעשייה כימית, מכונות, תעשייה תעופה ותעשייה צבאית. לדוגמה, חלקים עמידים בפני קורוזיה ועמידים בלאי, מה שהופך שריון אטום כדורים, מוטות בקרת כור ואלמנטים תרמו-אלקטריים וכו '.
מבחינת התכונות הכימיות, בורון קרביד אינו מגיב עם חומצות, אלקאליס ורוב תרכובות אורגניות בטמפרטורת החדר, וכמעט לא מגיב עם גזי חמצן והלוגן בטמפרטורת החדר, ותכונותיו הכימיות יציבות. בנוסף, אבקת בורון קרביד מופעלת על ידי הלוגן כחומר שורח מפלדה, ובורון מסתנן על פני הפלדה ליצירת סרט בוריד ברזל, ובכך משפר את חוזק ועמידות הבלאי של החומר, ותכונותיו הכימיות מצוינות.
כולנו יודעים שאופי החומר קובע את השימוש, כך שבאילו יישומים יש אבקת קרביד בורון יש ביצועים יוצאי דופן?מהנדסי מרכז המו"פ שלטק עירוני.ושות 'בע"מ עשתה את הסיכום הבא.
יישום שלבורון קרביד
1. בורון קרביד משמשת כמתלקת שוחקת
היישום של בורון קרביד כשוחק משמש בעיקר לטחינה וליטוש ספיר. בין חומרי העל, קשיותו של בורון קרביד טובה יותר מזו של תחמוצת אלומיניום וסיליקון קרביד, שנייה רק ליהלום ובורון ניטריד מעוקב. ספיר הוא חומר המצע האידיאלי ביותר לדיודות מוליכים למחצה מוליכים למחצה/AL 2 O3 דיודות פולטות אור (נוריות LED), מעגלים משולבים בקנה מידה גדול SOI ו- SOS, וסרטי ננו-מבנים מוליכים-על. החלקות של פני השטח גבוהה מאוד וחייבת להיות חלקה במיוחד ללא מידה של נזק. בשל חוזק הגבוה והקשיות הגבוהה של קריסטל ספיר (קשיות MOHS 9), היא הביאה קשיים גדולים לעיבוד מפעלים.
מנקודת המבט של חומרים וטחינה, החומרים הטובים ביותר לעיבוד וטחינה של גבישי ספיר הם יהלום סינטטי, בורון קרביד, סיליקון קרביד וסיליקון דו חמצני. הקשיות של היהלום המלאכותי גבוהה מדי (קשיות MOHS 10) בעת טחינת רקיק הספיר, היא תגרד את פני השטח, תשפיע על העברת האור של הוופל, והמחיר יקר; לאחר חיתוך סיליקון קרביד, החספוס RA בדרך כלל גבוה והדירה גרועה; עם זאת, קשיותה של סיליקה אינה מספיקה (קשיות MOHS 7), וכוח הטחינה גרוע, שהוא זמן רב ועתיר עבודה בתהליך הטחינה. לפיכך, שוחק בורון קרביד (קשיות MOHS 9.3) הפך לחומר האידיאלי ביותר לעיבוד ולטחינה של גבישי ספיר, וביצוע מצוין בטחינה דו צדדית של פרוסות ספיר ודילול גב ומלטש של וופרי Epitaxial מבוססי ספיר.
ראוי להזכיר שכאשר בורון קרביד הוא מעל 600 מעלות צלזיוס, המשטח יחמצן לסרט B2O3, אשר ירכך אותו במידה מסוימת, כך שהוא לא מתאים לטחינה יבשה בטמפרטורה גבוהה מדי ביישומים שוחקים, רק מתאים לטיול נוזלים. עם זאת, מאפיין זה מונע מחמצון B4C עוד יותר, מה שהופך אותו ליתרונות ייחודיים ביישום חומרים עקשן.
2. יישום בחומרים עקשן
בורון קרביד יש מאפיינים של אנטי חמצון ועמידות בטמפרטורה גבוהה. בדרך כלל הוא משמש כחומרים עקשן מעוצבים בצורת מתקדמים ולא מעוצבים ונמצאים בשימוש נרחב בשדות שונים של מטלורגיה, כמו תנורי פלדה וריהוט כבשן.
עם הצרכים של חיסכון באנרגיה והפחתת צריכה בתעשיית הברזל והפלדה והריכת פלדה נמוכה בפחמן ופלדת פחמן נמוכה במיוחד, המחקר והפיתוח של לבני מגנזיה-פחמן נמוכה-פחמן (בדרך כלל <8% תכולת פחמן) עם ביצועים מצוינים משכו תשומת לב רבה יותר ויותר מתעשיות ביתיות וזרות. נכון לעכשיו, בדרך כלל משופרים את הביצועים של לבני מגנזיה-פחמן נמוכה-פחמן על ידי שיפור מבנה הפחמן המלוכד, מיטוב את מבנה המטריצה של לבני מגנזיה-פחמן והוספת נוגדי חמצון יעילות גבוהה. ביניהם, נעשה שימוש בפחמן גרפיטיזציה המורכבת מבורון קרביד בדרגה תעשייתית ושחור פחמן גרפיני. אבקה מורכבת שחורה, המשמשת כמקור פחמן ונוגד חמצון ללבני פחמן במגנזיה-פחמן נמוכה, השיגה תוצאות טובות.
מכיוון שבורון קרביד יתרכך במידה מסוימת בטמפרטורה גבוהה, ניתן לחבר אותו לפני השטח של חלקיקי חומר אחרים. גם אם המוצר צפוף, סרט תחמוצת B2O3 על פני השטח יכול ליצור הגנה מסוימת ולמלא תפקיד נגד חמצון. במקביל, מכיוון שהגבישים העמודים הנוצרים על ידי התגובה מופצים במטריקס ופערים של החומר העקשן, נקבוביות מופחתת, חוזק הטמפרטורה הבינוני משופר, ונפח הגבישים שנוצרו מתרחב, שיכול לרפא את הצטמקות ולהפחית סדקים.
3. חומרים חסרי כדורים המשמשים לשיפור ההגנה הלאומית
בשל קשיותו הגבוהה, חוזק גבוה, כוח הכבידה הספציפי הקטן ורמת ההתנגדות הבליסטית הגבוהה, בורון קרביד תואם במיוחד את המגמה של חומרים חסרי כדורים קלים. זהו החומר הטוב ביותר חסין כדורים להגנה על מטוסים, כלי רכב, שריון וגופי אנוש; כַּיוֹם,יש מדינותהציעו מחקרי שריון אנטי-בליסטי של בורון קרביד בעלות נמוכה, במטרה לקדם את השימוש בקנה מידה גדול בשריון אנטי-בליסטי בורון קרביד בתעשיית הביטחון.
4. יישום בתעשייה הגרעינית
בורון קרביד יש חתך ספיגת נויטרונים גבוה וספקטרום אנרגיה נויטרונים רחב, והוא מוכר בינלאומי כבולם הנויטרונים הטוב ביותר לתעשייה הגרעינית. ביניהם, החלק התרמי של איזוטופ בורון -10 הוא גבוה כמו 347 × 10-24 ס"מ 2, שני רק לכמה אלמנטים כמו גאדוליניום, סמריום וקדמיום, והוא בולם נויטרונים תרמי יעיל. בנוסף, בורון קרביד עשיר במשאבים, עמידים בפני קורוזיה, יציבות תרמית טובה, אינו מייצר איזוטופים רדיואקטיביים, ובעל אנרגיית קרניים משנית נמוכה, ולכן בורון קרביד נמצא בשימוש נרחב כחומרי בקרה וחומרי מיגון בכורים גרעיניים.
לדוגמה, בתעשייה הגרעינית, הכור המקורב בגז בטמפרטורה גבוהה משתמש במערכת כיבוי כדור סופגת בורון כמערכת הכיבוי השנייה. במקרה של תאונה, כאשר מערכת הכיבוי הראשונה נכשלת, מערכת הכיבוי השנייה משתמשת במספר גדול של כדורי בורון קרביד חופשיים נופלים לתעלה של השכבה המשקפת של ליבת הכור וכו ', כדי לכבות את הכור ולבין כיבוי קר, בו הכדור הסופג הוא כדור גרפיט המכיל בורון קרביד. הפונקציה העיקרית של ליבת בורון קרביד בכור מקורר הגז בטמפרטורה גבוהה היא לשלוט בכוח ובבטיחותו של הכור. לבני הפחמן ספוגות בחומר סופג נויטרונים של בורון קרביד, שיכול להפחית את הקרנת הנויטרונים של כלי הלחץ של הכור.
נכון לעכשיו, חומרי בוריד לכורים גרעיניים כוללים בעיקר את החומרים הבאים: בורון קרביד (מוטות בקרה, מוטות מיגון), חומצה בורית (מנחה, נוזל קירור), פלדת בורון (מוטות בקרה וחומרי אחסון לדלק גרעיני ופסולת גרעינית), בורון אירופה (ליבת חומר רעיל נותר לשריפה), וכו ', וכו', וכו ', וכו', וכו ').