Бор карбиді – бейорганикалық металл емес материалдарға жататын қара гауһар ретінде де белгілі, металл жылтырлығы бар қара кристалл. Қазіргі уақытта бор карбидінің материалымен бәрі таныс, ол оқ өткізбейтін броньды қолданумен байланысты болуы мүмкін, өйткені ол керамикалық материалдар арасында ең төмен тығыздыққа ие, жоғары серпімділік модулі мен жоғары қаттылық артықшылықтарына ие және жақсы қолдануға қол жеткізе алады. снарядтарды сіңіру үшін микро-сынық. Жүктемені мүмкіндігінше төмен ұстай отырып, энергияның әсері. Бірақ шын мәнінде, бор карбидінің басқа да көптеген бірегей қасиеттері бар, бұл оны абразивтерде, отқа төзімді материалдарда, атом өнеркәсібінде, аэроғарыштық және басқа салаларда маңызды рөл атқаруға мүмкіндік береді.
қасиеттерібор карбиді
Физикалық қасиеттері бойынша бор карбидінің қаттылығы алмаз және текше бор нитридінен кейін ғана болады және ол әлі де жоғары температурада жоғары беріктікті сақтай алады, оны идеалды жоғары температураға төзімді материал ретінде пайдалануға болады; бор карбидінің тығыздығы өте аз (теориялық тығыздығы бар болғаны 2,52 г/см3), қарапайым керамикалық материалдардан жеңіл және аэроғарыш саласында қолдануға болады; бор карбидінің күшті нейтронды сіңіру қабілеті, жақсы термиялық тұрақтылығы және балқу температурасы 2450 ° C, сондықтан ол атом өнеркәсібінде де кеңінен қолданылады. Нейтронның нейтронды сіңіру қабілетін В элементтерін қосу арқылы одан әрі жақсартуға болады; ерекше морфологиясы мен құрылымы бар бор карбиді материалдары да ерекше фотоэлектрлік қасиеттерге ие; сонымен қатар бор карбидінің балқу температурасы жоғары, серпімділік модулі жоғары, кеңею коэффициенті төмен және жақсы Бұл артықшылықтар оны металлургия, химия өнеркәсібі, машина жасау, аэроғарыш және әскери өнеркәсіп сияқты көптеген салаларда әлеуетті қолдану материалы етеді. Мысалы, коррозияға төзімді және тозуға төзімді бөлшектер, оқ өткізбейтін сауыт жасау, реакторды басқару штангалары мен термоэлектрлік элементтер және т.б.
Химиялық қасиеттері бойынша бор карбиді бөлме температурасында қышқылдармен, сілтілермен және бейорганикалық қосылыстардың көпшілігімен әрекеттеспейді, ал бөлме температурасында оттегімен және галогендік газдармен әрең әрекеттеседі, оның химиялық қасиеттері тұрақты. Сонымен қатар, бор карбиді ұнтағы галогенмен болат бордаушы ретінде белсендіріледі, ал бор болат бетіне инфильтрацияланып, темір боридті пленка түзеді, осылайша материалдың беріктігі мен тозуға төзімділігін арттырады және оның химиялық қасиеттері тамаша.
Материалдың табиғаты пайдалануды анықтайтынын бәріміз білеміз, сондықтан бор карбиді ұнтағы қай қолданбаларда керемет өнімділікке ие?ҒЗТКЖ орталығының инженерлеріUrbanMines Tech.Co., Ltd. келесі қорытынды жасады.
қолданубор карбиді
1. Бор карбиді жылтырататын абразив ретінде қолданылады
Абразив ретінде бор карбидін қолдану негізінен сапфирді ұнтақтау және жылтырату үшін қолданылады. Қатты материалдардың ішінде бор карбидінің қаттылығы алюминий оксиді мен кремний карбидіне қарағанда жақсырақ, алмас пен текше бор нитридінен кейін екінші орында. Сапфир – жартылай өткізгіш GaN/Al 2 O3 жарық диодтары (жарық диодтары), SOI және SOS ауқымды интегралдық схемалары және асқын өткізгіш наноқұрылымдық пленкалар үшін ең тамаша субстрат материалы. Бетінің тегістігі өте жоғары және өте тегіс болуы керек Зақымдану дәрежесі жоқ. Сапфир кристалының жоғары беріктігі мен қаттылығына байланысты (Мохс қаттылығы 9) ол өңдеу кәсіпорындарына үлкен қиындықтар әкелді.
Материалдар мен ұнтақтау тұрғысынан сапфир кристалдарын өңдеу және ұнтақтау үшін ең жақсы материалдар синтетикалық алмаз, бор карбиді, кремний карбиді және кремний диоксиді болып табылады. Жасанды алмастың қаттылығы тым жоғары (Mohs қаттылығы 10), сапфир пластинасын ұнтақтау кезінде ол бетін сызып тастайды, вафлидің жарық өткізгіштігіне әсер етеді және бағасы қымбат; кремний карбиді кесілгеннен кейін кедір-бұдыр RA әдетте жоғары және тегістік нашар; Бірақ кремнеземнің қаттылығы жеткіліксіз (Мох қаттылығы 7), ал ұнтақтау күші нашар, бұл ұнтақтау процесінде көп уақытты және еңбекті көп қажет етеді. Сондықтан бор карбиді абразивті (Мохс қаттылығы 9,3) сапфир кристалдарын өңдеу және ұнтақтау үшін ең тамаша материал болды және сапфир пластинкаларын екі жақты ұнтақтауда және сапфир негізіндегі жарықдиодты эпитаксиалды пластиналарды жұқарту және жылтырату кезінде тамаша өнімділікке ие.
Айта кету керек, бор карбиді 600 ° C-тан жоғары болғанда, бет B2O3 қабығына тотығады, бұл оны белгілі бір дәрежеде жұмсартады, сондықтан абразивті қолданбаларда тым жоғары температурада құрғақ ұнтақтау үшін жарамсыз, тек жарамды. жылтыратуға арналған сұйық ұнтақтау. Дегенмен, бұл қасиет B4C-тің одан әрі тотығуына жол бермейді, бұл оны отқа төзімді материалдарды қолдануда бірегей артықшылықтарға ие етеді.
2. Отқа төзімді материалдарда қолданылуы
Бор карбиді тотығуға қарсы және жоғары температураға төзімділік сипаттамаларына ие. Ол әдетте жетілдірілген пішінді және пішінсіз отқа төзімді материалдар ретінде пайдаланылады және металлургияның әртүрлі салаларында, мысалы, болат пештер мен пеш жиһаздарында кеңінен қолданылады.
Шойын және болат өнеркәсібінде энергияны үнемдеу және тұтынуды азайту және төмен көміртекті болат пен өте төмен көміртекті болатты балқыту қажеттіліктерімен төмен көміртекті магнезия-көміртекті кірпіштерді зерттеу және әзірлеу (жалпы көміртегі мөлшері <8%) тамаша көрсеткіштерімен отандық және шетелдік өнеркәсіптердің көбірек назарын аударды. Қазіргі уақытта төмен көміртекті магнезия-көміртекті кірпіштердің өнімділігі негізінен байланыстырылған көміртекті құрылымды жақсарту, магнезия-көміртекті кірпіштердің матрицалық құрылымын оңтайландыру және жоғары тиімді антиоксиданттарды қосу арқылы жақсарады. Олардың ішінде өнеркәсіптік дәрежедегі бор карбидінен және ішінара графиттелген қара көміртектен тұратын графиттелген көміртегі қолданылады. Төмен көміртекті магнезия-көміртекті кірпіш үшін көміртегі көзі және антиоксидант ретінде пайдаланылатын қара композиттік ұнтақ жақсы нәтижелерге қол жеткізді.
Бор карбиді жоғары температурада белгілі бір дәрежеде жұмсаратындықтан, оны басқа материал бөлшектерінің бетіне бекітуге болады. Өнім тығыздалған болса да, бетіндегі B2O3 оксиді пленкасы белгілі бір қорғаныс құра алады және тотығуға қарсы рөл атқара алады. Сонымен бірге, реакция нәтижесінде түзілген бағаналы кристалдар отқа төзімді материалдың матрицасында және саңылауларында таралатындықтан, кеуектілік азаяды, орташа температураның беріктігі жақсарады және түзілетін кристалдардың көлемі кеңейеді, бұл көлемді емдей алады. шөгу және жарықтарды азайту.
3. Ұлттық қорғанысты күшейту үшін қолданылатын оқ өткізбейтін материалдар
Оның жоғары қаттылығы, жоғары беріктігі, шағын үлес салмағы және баллистикалық төзімділігі жоғары болғандықтан, бор карбиді жеңіл оқ өткізбейтін материалдардың трендіне әсіресе сәйкес келеді. Бұл ұшақтарды, көліктерді, сауыттарды және адам денесін қорғауға арналған ең жақсы оқ өткізбейтін материал; қазіргі уақытта,Кейбір елдерқорғаныс өнеркәсібінде бор карбидіне қарсы баллистикалық броньды кең ауқымда қолдануға жәрдемдесу мақсатында арзан бағамен бор карбидіне қарсы баллистикалық броньды зерттеуді ұсынды.
4. Атом өнеркәсібінде қолданылуы
Бор карбиді жоғары нейтронды сіңіру қимасы мен кең нейтрондық энергия спектріне ие және халықаралық деңгейде ядролық өнеркәсібі үшін ең жақсы нейтронды сіңіргіш ретінде танылған. Олардың ішінде бор-10 изотопының жылу қимасы 347×10-24 см2-ге жетеді, гадолиний, самарий және кадмий сияқты бірнеше элементтерден кейін екінші орында және тиімді жылу нейтронды сіңіргіш болып табылады. Сонымен қатар бор карбиді ресурстарға бай, коррозияға төзімді, термиялық тұрақтылығы жақсы, радиоактивті изотоптарды шығармайды, екінші реттік сәулелік энергиясы төмен, сондықтан бор карбиді ядролық реакторларда бақылау материалдары және экрандаушы материалдар ретінде кеңінен қолданылады.
Мысалы, атом өнеркәсібінде жоғары температуралы газбен салқындатылған реактор екінші өшіру жүйесі ретінде борды сіңіретін шарды өшіру жүйесін пайдаланады. Апат болған жағдайда, бірінші өшіру жүйесі істен шыққан кезде, екінші өшіру жүйесі бор карбиді түйіршіктерінің үлкен санын пайдаланады. Реакторды өшіру және суықты сезіну үшін реактордың өзегінің шағылысатын қабатының арнасына еркін түсуі және т.б. өшіру, мұнда сіңіру шары бор карбиді бар графит шары болып табылады. Жоғары температуралы газбен салқындатылған реактордағы бор карбиді ядросының негізгі қызметі реактордың қуаты мен қауіпсіздігін бақылау болып табылады. Көміртекті кірпіш бор карбиді нейтронды сіңіретін материалмен сіңдірілген, ол реактордың қысымды ыдысының нейтрондық сәулеленуін азайта алады.
Қазіргі уақытта ядролық реакторларға арналған боридтік материалдарға негізінен келесі материалдар кіреді: бор карбиді (басқару шыбықтары, қорғаныс шыбықтары), бор қышқылы (модератор, салқындатқыш), бор болат (бақылау штангалары және ядролық отын мен ядролық қалдықтарды сақтауға арналған материалдар), бор еуропий (өзекті жанғыш улы материал) т.б.