炭化ホウ素は、金属製の光沢を備えた黒いクリスタルで、ブラックダイヤモンドとしても知られており、無機非金属材料に属します。現在、誰もが炭化ホウ素の材料に精通しています。これは、セラミック材料の間で最も低い密度があり、高弾性率と高硬度の利点があり、発射物を吸収するための微小作品の有効な使用を達成できるため、防弾鎧の適用による可能性があります。エネルギーの効果は、負荷をできるだけ低く保ちながら。しかし、実際、炭化ホウ素には他にも多くのユニークな特性があり、研磨剤、耐火性材料、原子力産業、航空宇宙、その他の分野で重要な役割を果たすことができます。
のプロパティ炭化ホウ素
物理的特性の観点から、炭化ホウ素の硬度はダイヤモンドと立方体の窒化状態の後にのみであり、高温で高強度を維持することができます。炭化ホウ素の密度は非常に少ない（理論密度はわずか2.52 g/ cm3）、通常のセラミック材料よりも軽く、航空宇宙畑で使用できます。炭化ホウ素は、強力な中性子吸収能力、良好な熱安定性、2450°Cの融点を持っているため、原子力産業でも広く使用されています。中性子の中性子吸収能力は、B要素を追加することでさらに改善できます。特定の形態と構造を持つ炭化ホウ素材料には、特別な光電特性もあります。さらに、炭化ホウ素は、融点が高く、弾性率が高く、膨張係数が低く、これらの利点が良好で、冶金、化学産業、機械、航空宇宙、軍事産業などの多くの分野で潜在的な応用材料になります。たとえば、耐腐食性と耐摩耗性の部品、防弾鎧、反応器コントロールロッド、熱電元素など。
化学的特性の観点から、炭化ホウ素は酸、アルカリ、および室温でのほとんどの無機化合物と反応せず、室温での酸素やハロゲンガスとほとんど反応することはなく、その化学的特性は安定しています。さらに、ホウ素炭化物粉末はハロゲンによって鋼の穴あき剤として活性化され、ホウ素は鋼の表面に浸透してボリド鉄膜を形成するため、材料の強度と耐摩耗性が向上し、その化学的性質は優れています。
私たちは皆、材料の性質が使用を決定することを知っています。のR＆DセンターのエンジニアUrbanmines Tech。Co.、Ltd。は次の要約を作成しました。
の適用炭化ホウ素
1.炭化ホウ素は研磨研磨剤として使用されます
研磨剤としての炭化ホウ素の適用は、主にサファイアの研削と研磨に使用されます。スーパーハード材料の中で、炭化ホウ素の硬度は、酸化アルミニウムや炭化シリコンの硬度よりも優れており、ダイヤモンドと立方体の窒化キュービックホウ素に次ぐものです。サファイアは、半導体GAN/AL 2 O3光発光ダイオード（LED）、大規模積分回路SOIおよびSOS、および超伝導ナノ構造フィルムの最も理想的な基質材料です。表面の滑らかさは非常に高く、非常に滑らかでなければなりません。サファイアクリスタルの強度と硬度が高いため（Mohs Hardness 9）、企業を加工することに大きな困難をもたらしました。
材料と研削の観点から見ると、サファイア結晶の加工と研削に最適な材料は、合成ダイヤモンド、炭化ホウ素、炭化シリコン、および二酸化シリコンです。人工ダイヤモンドの硬度は高すぎます（Mohs硬度10）サファイアウェーハを粉砕すると、表面を傷つけ、ウェーハの光透過率に影響し、価格は高くなります。炭化シリコンを切断した後、粗さRAは通常高く、平坦性は貧弱です。ただし、シリカの硬度は十分ではなく（Mohs Hardness 7）、粉砕力は不十分であり、これは粉砕プロセスで時間がかかり、労働集約的です。したがって、炭化ホウ素の研磨剤（MOHS硬度9.3）は、サファイア結晶の処理と研削に最も理想的な材料となり、サファイアウェーハの両面研削とサファイアベースのLEDエピタキシャルウェーハの背薄化と研磨において優れた性能を持っています。
炭化ホウ素が600°Cを超えると、表面がB2O3フィルムに酸化され、ある程度柔らかくなるため、液体粉砕を研磨するのにのみ高温での乾燥粉砕には適していないことに言及する価値があります。ただし、この特性により、B4Cがさらに酸化されるのを防ぎ、耐火物の適用において独自の利点があります。
2。難治性材料への適用
炭化ホウ素には、抗酸化と高温耐性の特性があります。一般に、高度な形状の型の耐火性材料として使用されており、スチールストーブやkiの家具など、冶金のさまざまな分野で広く使用されています。
鉄および鉄鋼産業の省エネと消費の削減と低炭素鋼と超低炭素鋼の製錬のニーズにより、低炭素マグネシア炭素炭素レンガの研究開発（一般に8％未満の炭素含有量）は、優れたパフォーマンスを備えています。現在、低炭素マグネシア炭素レンガの性能は、結合した炭素構造を改善し、マグネシア炭素レンガのマトリックス構造を最適化し、高効率抗酸化物質を追加することにより、一般に改善されています。その中で、工業用グレードの炭化ホウ素と部分的にグラフィット化されたカーボンブラックで構成されるグラファイト化された炭素が使用されています。低炭素マグネシアカーボンレンガの炭素源および抗酸化物質として使用される黒い複合粉末は、良い結果を達成しました。
炭化ホウ素は高温である程度柔らかくなるため、他の材料粒子の表面に取り付けることができます。製品が高密度化されていても、表面上のB2O3酸化物膜は特定の保護を形成し、酸化防止の役割を果たすことができます。同時に、反応によって生成された円柱結晶がマトリックスに分布し、耐衝撃性材料の隙間が分布しているため、気孔率が低下し、中温度が改善され、生成された結晶の体積が膨張し、体積収縮を癒し、亀裂を減らすことができます。
3.国防の強化に使用される防弾材料
硬度、高強度、小さな比重、高レベルの弾道抵抗のため、炭化ホウ素は特に軽量の防弾材料の傾向に沿っています。それは、航空機、車両、鎧、および人体を保護するための最良の防弾材料です。現在、一部の国防衛産業におけるホウ素炭化ホウ素の反ボリスティックアーマーの大規模な使用を促進することを目的とした、低コストの炭化ホウ素炭化ホウ素反弾道装甲研究を提案しています。
4。原子力産業への応用
炭化ホウ素は、中性子吸収断面が高く、中性子エネルギースペクトルが広く、核産業にとって最高の中性子吸収体として国際的に認識されています。その中で、ホウ素-10同位体の熱セクションは347×10-24 cm2と同じ高く、ガドリニウム、サマリウム、カドミウムなどのいくつかの元素に次ぐものであり、効率的な熱中性子吸収体です。さらに、炭化ホウ素には資源が豊富で、耐食性が良好な熱安定性があり、放射性同位体を生成せず、二次光線エネルギーが低いため、炭化ホウ素は核反応器の制御材料およびシールド材料として広く使用されています。
たとえば、原子力産業では、高温ガス冷却反応器は、2番目のシャットダウンシステムとしてホウ素吸収ボールシャットダウンシステムを使用しています。事故の場合、最初のシャットダウンシステムが故障した場合、2番目のシャットダウンシステムは、原子炉の反射層のチャネルに多数の炭化ホウ素ペレットを使用して、反応器をシャットダウンし、コールドシャットダウンを実現します。高温ガス冷却反応器におけるホウ素炭化物コアの主な機能は、反応器の電力と安全性を制御することです。炭素レンガには、炭化ホウ素中性子吸収材が含浸されており、反応器圧容器の中性子照射を減らすことができます。
現在、核原子炉用のホウモリ材料には、主に次の材料が含まれています：ホウ素炭化ホウ素（コントロールロッド、シールドロッド）、ホウ酸（モデレーター、クーラント）、ホウ素鋼（核燃料および核廃棄物用のコントロールロッドと貯蔵材料）、ホウ素ユーロピウム（コア燃焼可能な毒物質）など。