Bora karbīds ir melns kristāls ar metālisku spīdumu, pazīstams arī kā melnais dimants, kas pieder pie neorganiskiem nemetāliskiem materiāliem. Pašlaik visi ir pazīstami ar bora karbīda materiālu, kas var būt saistīts ar ložu necaurlaidīgu bruņu pielietojumu, jo tam ir viszemākais blīvums starp keramikas materiāliem, tam ir augsta elastības moduļa un augstas cietības priekšrocības, un tas var sasniegt labu izmantošanu. mikrolūzuma, lai absorbētu šāviņus. Enerģijas iedarbība, vienlaikus saglabājot pēc iespējas zemāku slodzi. Bet patiesībā bora karbīdam ir daudzas citas unikālas īpašības, kuru dēļ tas var spēlēt svarīgu lomu abrazīvos materiālos, ugunsizturīgos materiālos, kodolrūpniecībā, aviācijā un citās jomās.
Īpašībasbora karbīds
Fizikālo īpašību ziņā bora karbīda cietība ir tikai pēc dimanta un kubiskā bora nitrīda, un tā joprojām var uzturēt augstu izturību augstā temperatūrā, ko var izmantot kā ideālu augstas temperatūras nodilumizturīgu materiālu; bora karbīda blīvums ir ļoti mazs (teorētiskais blīvums ir tikai 2,52 g/cm3), vieglāks par parastajiem keramikas materiāliem, un to var izmantot kosmosa jomā; Bora karbīdam ir spēcīga neitronu absorbcijas spēja, laba termiskā stabilitāte un kušanas temperatūra 2450 ° C, tāpēc to plaši izmanto arī kodolrūpniecībā. Neitronu neitronu absorbcijas spēju var vēl vairāk uzlabot, pievienojot B elementus; bora karbīda materiāliem ar specifisku morfoloģiju un struktūru ir arī īpašas fotoelektriskās īpašības; turklāt bora karbīdam ir augsta kušanas temperatūra, augsts elastības modulis, zems izplešanās koeficients un labs Šīs priekšrocības padara to par potenciālu pielietojuma materiālu daudzās jomās, piemēram, metalurģijā, ķīmiskajā rūpniecībā, mašīnbūvē, kosmosa un militārajā rūpniecībā. Piemēram, korozijizturīgas un nodilumizturīgas detaļas, ložu necaurlaidīgu bruņu izgatavošana, reaktora vadības stieņi un termoelektriskie elementi utt.
Runājot par ķīmiskajām īpašībām, bora karbīds istabas temperatūrā nereaģē ar skābēm, sārmiem un lielāko daļu neorganisko savienojumu, kā arī gandrīz nereaģē ar skābekli un halogēna gāzēm istabas temperatūrā, un tā ķīmiskās īpašības ir stabilas. Turklāt bora karbīda pulveris tiek aktivizēts ar halogēnu kā tērauda urbšanas līdzekli, un bors tiek infiltrēts uz tērauda virsmas, veidojot dzelzs borīda plēvi, tādējādi uzlabojot materiāla izturību un nodilumizturību, un tā ķīmiskās īpašības ir lieliskas.
Mēs visi zinām, ka materiāla īpašības nosaka izmantošanu, tāpēc kādos lietojumos bora karbīda pulverim ir izcila veiktspēja?gada pētniecības un attīstības centra inženieriUrbanMines Tech.Co., Ltd. veica šādu kopsavilkumu.
Piemērošanabora karbīds
1. Bora karbīdu izmanto kā pulēšanas abrazīvu
Bora karbīdu kā abrazīvu galvenokārt izmanto safīra slīpēšanai un pulēšanai. No īpaši cietajiem materiāliem bora karbīda cietība ir labāka nekā alumīnija oksīdam un silīcija karbīdam, kas ir otrajā vietā pēc dimanta un kubiskā bora nitrīda. Safīrs ir ideālākais substrāta materiāls pusvadītāju GaN/Al 2 O3 gaismas diodēm (LED), liela mēroga integrālajām shēmām SOI un SOS un supravadošām nanostruktūras plēvēm. Virsmas gludums ir ļoti augsts, un tai jābūt īpaši gludai. Nav bojājumu pakāpes. Safīra kristāla augstās stiprības un cietības dēļ (Mosa cietība 9) tas ir radījis lielas grūtības pārstrādes uzņēmumiem.
No materiālu un slīpēšanas viedokļa labākie materiāli safīra kristālu apstrādei un slīpēšanai ir sintētiskais dimants, bora karbīds, silīcija karbīds un silīcija dioksīds. Mākslīgā dimanta cietība ir pārāk augsta (Mosa cietība 10), slīpējot safīra vafeles, tas saskrāpēs virsmu, ietekmēs vafeles gaismas caurlaidību, un cena ir dārga; pēc silīcija karbīda griešanas raupjums RA parasti ir augsts un līdzenums ir vājš; Tomēr silīcija dioksīda cietība nav pietiekama (Mosa cietība 7), un slīpēšanas spēks ir slikts, kas ir laikietilpīgs un darbietilpīgs slīpēšanas procesā. Tāpēc bora karbīda abrazīvs (Mosa cietība 9,3) ir kļuvis par ideālāko materiālu safīra kristālu apstrādei un slīpēšanai, un tam ir lieliska veiktspēja safīra plāksnīšu abpusējā slīpēšanā un uz safīra bāzes izgatavotu LED epitaksiālo vafeļu atšķaidīšanā un pulēšanā.
Ir vērts pieminēt, ka, ja bora karbīda temperatūra ir virs 600 ° C, virsma tiks oksidēta B2O3 plēvē, kas to zināmā mērā mīkstinās, tāpēc tas nav piemērots sausai slīpēšanai pārāk augstā temperatūrā abrazīvos lietojumos, ir piemērots tikai pulēšanai šķidrā slīpēšana. Tomēr šī īpašība neļauj B4C tālāk oksidēties, padarot tai unikālas priekšrocības ugunsizturīgo materiālu lietošanā.
2. Pielietojums ugunsizturīgos materiālos
Bora karbīdam piemīt antioksidācijas un augstas temperatūras izturības īpašības. To parasti izmanto kā progresīvus formas un bez formas ugunsizturīgus materiālus, un to plaši izmanto dažādās metalurģijas jomās, piemēram, tērauda krāsnīs un krāsns mēbelēs.
Ņemot vērā enerģijas taupīšanas un patēriņa samazināšanas vajadzības dzelzs un tērauda rūpniecībā, kā arī zema oglekļa tērauda un īpaši zema oglekļa satura tērauda kausēšanai, zema oglekļa satura magnēzija-oglekļa ķieģeļu (parasti <8% oglekļa satura) izpēte un izstrāde. ar izcilu sniegumu ir piesaistījis arvien lielāku vietējo un ārvalstu nozaru uzmanību. Pašlaik zema oglekļa satura magnēzija-oglekļa ķieģeļu veiktspēja parasti tiek uzlabota, uzlabojot saistītā oglekļa struktūru, optimizējot magnēzija-oglekļa ķieģeļu matricas struktūru un pievienojot augstas efektivitātes antioksidantus. Tostarp tiek izmantots grafitizēts ogleklis, kas sastāv no rūpnieciskas kvalitātes bora karbīda un daļēji grafitizēta oglekļa. Melnais kompozītmateriāla pulveris, ko izmanto kā oglekļa avotu un antioksidantu mazoglekļa magnēzija-oglekļa ķieģeļiem, ir sasniedzis labus rezultātus.
Tā kā bora karbīds augstā temperatūrā zināmā mērā mīkstinās, to var piestiprināt pie citu materiālu daļiņu virsmas. Pat ja produkts ir sablīvēts, B2O3 oksīda plēve uz virsmas var veidot noteiktu aizsardzību un spēlēt antioksidācijas lomu. Tajā pašā laikā, tā kā reakcijas radītie kolonnu kristāli tiek sadalīti ugunsizturīgā materiāla matricā un spraugās, tiek samazināta porainība, uzlabojas vidējā temperatūras izturība un palielinās radīto kristālu tilpums, kas var dziedēt tilpumu. saraušanās un plaisu samazināšana.
3. Ložu necaurlaidīgi materiāli, ko izmanto valsts aizsardzības uzlabošanai
Pateicoties tā augstajai cietībai, augstajai izturībai, mazajam īpatnējam svaram un augstajam ballistisko pretestības līmenim, bora karbīds īpaši atbilst vieglo ložu necaurlaidīgo materiālu tendencei. Tas ir labākais ložu necaurlaidīgais materiāls lidmašīnu, transportlīdzekļu, bruņu un cilvēku ķermeņu aizsardzībai; šobrīd,Dažas valstisir ierosinājuši zemu izmaksu bora karbīda pretballistisko bruņu izpēti, kuras mērķis ir veicināt bora karbīda pretballistisko bruņu plašā mērogā izmantošanu aizsardzības nozarē.
4. Pielietojums kodolrūpniecībā
Bora karbīdam ir augsts neitronu absorbcijas šķērsgriezums un plašs neitronu enerģijas spektrs, un tas ir starptautiski atzīts par labāko neitronu absorbētāju kodolrūpniecībā. Tostarp bora-10 izotopa termiskā sekcija ir 347 × 10–24 cm2, kas ir tikai daži elementi, piemēram, gadolīnijs, samārijs un kadmijs, un ir efektīvs termiskais neitronu absorbētājs. Turklāt bora karbīds ir bagāts ar resursiem, izturīgs pret koroziju, ar labu termisko stabilitāti, nerada radioaktīvos izotopus un tam ir zema sekundāro staru enerģija, tāpēc bora karbīds tiek plaši izmantots kā kontroles materiāli un aizsargmateriāli kodolreaktoros.
Piemēram, kodolenerģijas rūpniecībā augstas temperatūras gāzi dzesējamā reaktorā kā otro izslēgšanas sistēmu tiek izmantota bora absorbcijas lodīšu izslēgšanas sistēma. Negadījuma gadījumā, kad neizdodas pirmā izslēgšanas sistēma, otrā izslēgšanas sistēma izmanto lielu skaitu bora karbīda granulu Brīvā krišana reaktora serdeņa atstarojošā slāņa kanālā utt., lai izslēgtu reaktoru un realizētu aukstumu. izslēgšana, kur absorbējošā lode ir grafīta lode, kas satur bora karbīdu. Bora karbīda serdeņa galvenā funkcija augstas temperatūras gāzes dzesēšanas reaktorā ir kontrolēt reaktora jaudu un drošību. Oglekļa ķieģelis ir piesūcināts ar bora karbīda neitronus absorbējošu materiālu, kas var samazināt reaktora spiediena tvertnes neitronu apstarošanu.
Pašlaik kodolreaktoru borīda materiāli galvenokārt ietver šādus materiālus: bora karbīds (vadības stieņi, aizsargstieņi), borskābe (moderators, dzesēšanas šķidrums), bora tērauds (kontrolstieņi un kodoldegvielas un kodolatkritumu uzglabāšanas materiāli), bora eiropija. (sadedzināšanas indes materiāls) utt.