탄화붕소(Boron Carbide)는 무기 비금속 재료에 속하는 블랙 다이아몬드라고도 알려진 금속 광택을 지닌 검은 결정입니다. 현재 방탄복의 적용으로 인해 발생할 수 있는 탄화붕소 소재는 세라믹 소재 중 밀도가 가장 낮고 탄성률이 높고 경도가 높은 장점이 있으며 활용도가 높은 붕소 소재에 대해 현재 누구나 잘 알고 있습니다. 발사체를 흡수하는 미세 균열. 부하를 가능한 한 낮게 유지하면서 에너지 효과. 그러나 실제로 붕소 탄화물은 연마재, 내화물, 원자력 산업, 항공우주 및 기타 분야에서 중요한 역할을 할 수 있는 많은 독특한 특성을 가지고 있습니다.
속성붕소 탄화물
물리적 특성 측면에서 탄화붕소의 경도는 다이아몬드와 입방정 질화붕소 다음으로 높으며 고온에서도 높은 강도를 유지할 수 있어 이상적인 고온 내마모 재료로 사용할 수 있습니다. 탄화붕소의 밀도는 매우 작고(이론적 밀도는 2.52g/cm3에 불과함) 일반 세라믹 재료보다 가벼우며 항공우주 분야에서 사용할 수 있습니다. 탄화 붕소는 중성자 흡수 능력이 강하고 열 안정성이 좋으며 융점은 2450 ° C이므로 원자력 산업에서도 널리 사용됩니다. 중성자의 중성자 흡수 능력은 B 원소를 첨가함으로써 더욱 향상될 수 있습니다. 특정 형태와 구조를 가진 탄화붕소 재료는 또한 특별한 광전 특성을 가지고 있습니다. 또한, 탄화붕소는 융점이 높고 탄성 계수가 높으며 팽창 계수가 낮고 우수한 특성을 갖고 있어 야금, 화학 산업, 기계, 항공 우주 및 군사 산업 등 다양한 분야에서 응용 가능한 재료로 활용될 수 있습니다. 예를 들어 내식성 및 내마모성 부품, 방탄복, 원자로 제어봉 및 열전 소자 등을 만듭니다.
화학적 성질면에서 붕소 탄화물은 상온에서 산, 알칼리 및 대부분의 무기 화합물과 반응하지 않으며 상온에서 산소 및 할로겐 가스와 거의 반응하지 않으며 화학적 성질이 안정적입니다. 또한 탄화붕소 분말은 강철의 붕소화제인 할로겐에 의해 활성화되어 강철의 표면에 붕소가 침투되어 붕화철 피막을 형성함으로써 소재의 강도와 내마모성을 향상시키며, 화학적 성질이 우수합니다.
우리 모두는 재료의 특성에 따라 용도가 결정된다는 것을 알고 있습니다. 그렇다면 탄화붕소 분말은 어떤 응용 분야에서 탁월한 성능을 발휘합니까?R&D 센터의 엔지니어들은UrbanMines 기술.주식회사는 다음과 같이 요약하였습니다.
적용붕소 탄화물
1. 붕소 탄화물은 연마 연마제로 사용됩니다.
탄화붕소를 연마제로 적용하는 것은 주로 사파이어의 연삭 및 연마에 사용됩니다. 초경질 재료 중에서 탄화붕소의 경도는 산화알루미늄, 탄화규소보다 좋고, 다이아몬드와 질화붕소에 이어 두 번째입니다. 사파이어는 반도체 GaN/Al 2 O3 발광 다이오드(LED), 대규모 집적 회로 SOI 및 SOS, 초전도 나노 구조 필름에 가장 이상적인 기판 소재입니다. 표면의 매끄러움이 매우 높으며 손상 정도가 없어 매우 매끄러워야 합니다. 사파이어 크리스탈은 강도가 높고 경도가 높기 때문에(모스 경도 9) 가공 기업에 큰 어려움을 가져왔습니다.
재료 및 연삭의 관점에서 사파이어 크리스탈을 가공하고 연삭하는 데 가장 적합한 재료는 합성 다이아몬드, 탄화붕소, 탄화규소 및 이산화규소입니다. 사파이어 웨이퍼를 연삭할 때 인조 다이아몬드의 경도가 너무 높으면(모스 경도 10) 표면이 긁히고 웨이퍼의 광 투과율에 영향을 미치며 가격이 비쌉니다. 탄화규소 절단 후 거칠기 RA는 일반적으로 높고 평탄도는 좋지 않습니다. 그러나 실리카의 경도(모스 경도 7)가 충분하지 않고, 분쇄력도 좋지 않아 분쇄 공정에서 시간과 노동력이 많이 소요된다. 따라서 탄화붕소 연마재(모스 경도 9.3)는 사파이어 크리스탈 가공 및 연삭에 가장 이상적인 재료가 되었으며, 사파이어 웨이퍼의 양면 연삭과 사파이어 기반 LED 에피택셜 웨이퍼의 백씨닝 및 연마에 탁월한 성능을 발휘합니다.
붕소 탄화물이 600 ° C를 초과하면 표면이 B2O3 필름으로 산화되어 어느 정도 부드러워 지므로 연마 응용 분야에서 너무 높은 온도에서 건식 연삭에는 적합하지 않으며 단지 적합합니다. 액체 분쇄 연마 용. 그러나 이러한 특성은 B4C가 더 이상 산화되는 것을 방지하므로 내화물 응용 분야에서 고유한 이점을 갖습니다.
2. 내화물에의 적용
붕소 탄화물은 항산화 및 고온 저항 특성을 가지고 있습니다. 일반적으로 첨단형 및 부정형 내화물로 사용되며 철로, 가마가구 등 야금의 다양한 분야에 널리 사용됩니다.
철강 산업의 에너지 절약 및 소비 절감의 필요성과 저탄소강 및 초저탄소강의 제련에 따라 저탄소 마그네시아-탄소 벽돌(일반적으로 <8% 탄소 함량)의 연구 개발이 이루어지고 있습니다. 뛰어난 성능으로 국내외 산업계로부터 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다. 현재 저탄소 마그네시아-탄소 벽돌의 성능은 일반적으로 결합 탄소 구조를 개선하고 마그네시아-탄소 벽돌의 매트릭스 구조를 최적화하며 고효율 산화 방지제를 첨가하여 향상됩니다. 그 중 공업용 탄화붕소와 부분 흑연화 카본블랙으로 구성된 흑연화 탄소가 사용된다. 저탄소 마그네시아-탄소 벽돌의 탄소원 및 항산화제로 사용되는 흑색 복합 분말은 좋은 결과를 얻었습니다.
붕소 탄화물은 고온에서 어느 정도 연화되기 때문에 다른 재료 입자의 표면에 부착될 수 있습니다. 제품이 치밀화되더라도 표면의 B2O3 산화막은 일정한 보호 기능을 형성하고 항산화 역할을 할 수 있습니다. 동시에 반응에 의해 생성된 주상결정이 내화물의 매트릭스와 공극에 분포하게 되므로 기공율이 감소하고 중온강도가 향상되며 생성된 결정의 부피가 팽창하여 부피를 치유할 수 있다. 수축 및 균열 감소.
3. 국방력 강화에 사용되는 방탄재료
탄화붕소는 높은 경도, 높은 강도, 작은 비중, 높은 수준의 탄도 저항으로 인해 특히 경량 방탄 재료의 추세에 부합합니다. 항공기, 차량, 갑옷, 인체 보호를 위한 최고의 방탄 소재입니다. 현재,일부 국가방위 산업에서 탄화 붕소 대탄도 장갑의 대규모 사용을 촉진하는 것을 목표로 저가형 탄화 붕소 대탄도 장갑 연구를 제안했습니다.
4. 원자력 산업에서의 적용
탄화붕소는 높은 중성자 흡수 단면적과 넓은 중성자 에너지 스펙트럼을 가지며, 원자력 산업을 위한 최고의 중성자 흡수제로 국제적으로 인정받고 있습니다. 그 중 붕소-10 동위원소의 열 단면적은 347×10-24 cm2로 가돌리늄, 사마륨, 카드뮴 등 몇 가지 원소에 이어 두 번째로 효율적인 열 중성자 흡수체입니다. 또한, 탄화붕소는 자원이 풍부하고, 부식에 강하고, 열안정성이 좋고, 방사성 동위원소를 생성하지 않으며, 2차 광선 에너지가 낮아 원자로의 제어재료 및 차폐재로 널리 사용되고 있습니다.
예를 들어, 원자력 산업에서 고온 가스 냉각식 원자로는 2차 정지 시스템으로 붕소 흡수 볼 정지 시스템을 사용합니다. 사고 발생 시 1차 정지 시스템이 실패하면 2차 정지 시스템에서 다량의 탄화붕소 펠릿을 원자로 노심 반사층 채널 등으로 자유낙하시켜 원자로를 정지시키고 저온을 구현한다. 셧다운, 여기서 흡수 볼은 탄화붕소를 함유한 흑연 볼이다. 고온 가스냉각로에서 탄화붕소 노심의 주요 기능은 원자로의 출력과 안전성을 제어하는 것이다. 탄소 벽돌에는 탄화붕소 중성자 흡수 물질이 함침되어 있어 원자로 압력 용기의 중성자 조사를 줄일 수 있습니다.
현재 원자로용 붕화물 재료에는 주로 탄화붕소(제어봉, 차폐봉), 붕산(감속재, 냉각수), 붕소강(핵연료 및 핵폐기물용 제어봉 및 저장재료), 붕소유로퓨움 등이 포함됩니다. (핵심 가연성 독물) 등