Boron karbida ialah kristal hitam dengan kilauan logam, juga dikenali sebagai berlian hitam, yang tergolong dalam bahan bukan logam bukan organik. Pada masa ini, semua orang sudah biasa dengan bahan boron karbida, yang mungkin disebabkan oleh penggunaan perisai kalis peluru, kerana ia mempunyai ketumpatan paling rendah di antara bahan seramik, mempunyai kelebihan modulus elastik yang tinggi dan kekerasan yang tinggi, dan boleh mencapai penggunaan yang baik. patah mikro untuk menyerap peluru. Kesan tenaga, sambil mengekalkan beban serendah mungkin. Tetapi sebenarnya, boron karbida mempunyai banyak ciri unik lain, yang boleh menjadikannya memainkan peranan penting dalam bahan pelelas, bahan refraktori, industri nuklear, aeroangkasa dan bidang lain.
Sifat-sifatboron karbida
Dari segi sifat fizikal, kekerasan boron karbida hanya selepas berlian dan boron nitrida padu, dan ia masih boleh mengekalkan kekuatan tinggi pada suhu tinggi, yang boleh digunakan sebagai bahan tahan haus suhu tinggi yang ideal; ketumpatan boron karbida adalah sangat kecil (ketumpatan teori hanya 2.52 g/ cm3), lebih ringan daripada bahan seramik biasa, dan boleh digunakan dalam bidang aeroangkasa; boron karbida mempunyai keupayaan penyerapan neutron yang kuat, kestabilan haba yang baik, dan takat lebur 2450 ° C, jadi ia juga digunakan secara meluas dalam industri nuklear. Keupayaan penyerapan neutron neutron boleh dipertingkatkan lagi dengan menambahkan unsur B; bahan boron karbida dengan morfologi dan struktur tertentu juga mempunyai sifat fotoelektrik khas; selain itu, boron karbida mempunyai takat lebur yang tinggi, modulus keanjalan yang tinggi, pekali pengembangan yang rendah dan baik Kelebihan ini menjadikannya bahan aplikasi yang berpotensi dalam banyak bidang seperti metalurgi, industri kimia, jentera, aeroangkasa dan industri ketenteraan. Contohnya, bahagian tahan kakisan dan tahan haus, membuat perisai kalis peluru, rod kawalan reaktor dan unsur termoelektrik, dsb.
Dari segi sifat kimia, boron karbida tidak bertindak balas dengan asid, alkali dan kebanyakan sebatian tak organik pada suhu bilik, dan hampir tidak bertindak balas dengan oksigen dan gas halogen pada suhu bilik, dan sifat kimianya adalah stabil. Di samping itu, serbuk boron karbida diaktifkan oleh halogen sebagai agen boriding keluli, dan boron menyusup pada permukaan keluli untuk membentuk filem boride besi, dengan itu meningkatkan kekuatan dan rintangan haus bahan, dan sifat kimianya sangat baik.
Kita semua tahu bahawa sifat bahan menentukan penggunaan, jadi dalam aplikasi manakah serbuk boron karbida mempunyai prestasi cemerlang?Jurutera pusat R&DUrbanMines Tech.Co., Ltd. membuat ringkasan berikut.
Pemakaianboron karbida
1. Boron karbida digunakan sebagai penggilap kasar
Penggunaan boron karbida sebagai pelelas digunakan terutamanya untuk mengisar dan menggilap nilam. Antara bahan superhard, kekerasan boron karbida adalah lebih baik daripada aluminium oksida dan silikon karbida, kedua selepas berlian dan boron nitrida padu. Nilam ialah bahan substrat yang paling sesuai untuk semikonduktor GaN/Al 2 O3 diod pemancar cahaya (LED), litar bersepadu berskala besar SOI dan SOS, dan filem struktur nano superkonduktor. Kelicinan permukaan adalah sangat tinggi dan mestilah ultra-licin Tiada tahap kerosakan. Oleh kerana kekuatan tinggi dan kekerasan tinggi kristal nilam (Kekerasan Mohs 9), ia telah membawa kesukaran yang besar kepada perusahaan pemprosesan.
Dari perspektif bahan dan pengisaran, bahan terbaik untuk memproses dan mengisar kristal nilam ialah berlian sintetik, boron karbida, silikon karbida, dan silikon dioksida. Kekerasan berlian tiruan terlalu tinggi (kekerasan Mohs 10) apabila mengisar wafer nilam, ia akan mencalarkan permukaan, menjejaskan penghantaran cahaya wafer, dan harganya mahal; selepas memotong silikon karbida, kekasaran RA biasanya tinggi dan kerataannya kurang; Walau bagaimanapun, kekerasan silika tidak mencukupi (kekerasan Mohs 7), dan daya pengisaran adalah lemah, yang memakan masa dan intensif buruh dalam proses pengisaran. Oleh itu, pelelas boron karbida (kekerasan Mohs 9.3) telah menjadi bahan yang paling ideal untuk memproses dan mengisar kristal nilam, dan mempunyai prestasi cemerlang dalam pengisaran dua muka wafer nilam dan penipisan dan penggilapan belakang wafer epitaxial LED berasaskan nilam.
Perlu dinyatakan bahawa apabila boron karbida melebihi 600 ° C, permukaan akan teroksida ke dalam filem B2O3, yang akan melembutkannya ke tahap tertentu, jadi ia tidak sesuai untuk pengisaran kering pada suhu terlalu tinggi dalam aplikasi kasar, hanya sesuai untuk menggilap kisar cecair. Walau bagaimanapun, sifat ini menghalang B4C daripada terus teroksida, menjadikannya mempunyai kelebihan unik dalam penggunaan bahan refraktori.
2. Penggunaan dalam bahan refraktori
Boron karbida mempunyai ciri-ciri anti-pengoksidaan dan rintangan suhu tinggi. Ia biasanya digunakan sebagai bahan refraktori berbentuk maju dan tidak berbentuk dan digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang metalurgi, seperti dapur keluli dan perabot tanur.
Dengan keperluan penjimatan tenaga dan pengurangan penggunaan dalam industri besi dan keluli dan peleburan keluli karbon rendah dan keluli karbon ultra-rendah, penyelidikan dan pembangunan bata magnesia-karbon rendah karbon (umumnya <8% kandungan karbon) dengan prestasi cemerlang telah menarik lebih banyak perhatian daripada industri dalam dan luar negara. Pada masa ini, prestasi bata magnesia-karbon rendah karbon secara amnya dipertingkatkan dengan menambah baik struktur karbon terikat, mengoptimumkan struktur matriks bata magnesia-karbon, dan menambah antioksidan berkecekapan tinggi. Antaranya, karbon bergrafit yang terdiri daripada boron karbida gred industri dan sebahagiannya karbon hitam bergrafit digunakan. Serbuk komposit hitam, digunakan sebagai sumber karbon dan antioksidan untuk bata magnesia-karbon rendah karbon, telah mencapai hasil yang baik.
Oleh kerana boron karbida akan melembutkan ke tahap tertentu pada suhu tinggi, ia boleh dilekatkan pada permukaan zarah bahan lain. Walaupun produk itu padat, filem oksida B2O3 di permukaan boleh membentuk perlindungan tertentu dan memainkan peranan anti-pengoksidaan. Pada masa yang sama, kerana kristal kolumnar yang dihasilkan oleh tindak balas diedarkan dalam matriks dan celah bahan refraktori, keliangan dikurangkan, kekuatan suhu sederhana bertambah baik, dan isipadu kristal yang dihasilkan mengembang, yang boleh menyembuhkan kelantangan pengecutan dan mengurangkan keretakan.
3. Bahan kalis peluru yang digunakan untuk meningkatkan pertahanan negara
Oleh kerana kekerasannya yang tinggi, kekuatan tinggi, graviti tentu yang kecil, dan tahap rintangan balistik yang tinggi, boron karbida terutamanya selaras dengan trend bahan kalis peluru ringan. Ia adalah bahan kalis peluru terbaik untuk perlindungan pesawat, kenderaan, perisai, dan badan manusia; pada masa ini,beberapa negaratelah mencadangkan penyelidikan perisai anti-balistik boron karbida kos rendah, bertujuan untuk menggalakkan penggunaan perisai anti-balistik boron karbida secara besar-besaran dalam industri pertahanan.
4. Aplikasi dalam industri nuklear
Boron karbida mempunyai keratan rentas serapan neutron yang tinggi dan spektrum tenaga neutron yang luas, dan diiktiraf di peringkat antarabangsa sebagai penyerap neutron terbaik untuk industri nuklear. Antaranya, bahagian terma isotop boron-10 adalah setinggi 347×10-24 cm2, kedua selepas beberapa unsur seperti gadolinium, samarium, dan kadmium, dan merupakan penyerap neutron haba yang cekap. Di samping itu, boron karbida kaya dengan sumber, tahan kakisan, kestabilan haba yang baik, tidak menghasilkan isotop radioaktif, dan mempunyai tenaga sinar sekunder yang rendah, jadi boron karbida digunakan secara meluas sebagai bahan kawalan dan bahan perisai dalam reaktor nuklear.
Sebagai contoh, dalam industri nuklear, reaktor penyejuk gas suhu tinggi menggunakan sistem penutupan bola penyerap boron sebagai sistem penutupan kedua. Sekiranya berlaku kemalangan, apabila sistem penutupan pertama gagal, sistem penutupan kedua menggunakan sejumlah besar pelet boron karbida Jatuh bebas ke dalam saluran lapisan reflektif teras reaktor, dsb., untuk menutup reaktor dan menyedari sejuk penutupan, di mana bola penyerap adalah bola grafit yang mengandungi boron karbida. Fungsi utama teras boron karbida dalam reaktor penyejuk gas suhu tinggi adalah untuk mengawal kuasa dan keselamatan reaktor. Bata karbon diresapi dengan bahan penyerap neutron boron karbida, yang boleh mengurangkan penyinaran neutron kapal tekanan reaktor.
Pada masa ini, bahan boride untuk reaktor nuklear terutamanya termasuk bahan berikut: boron karbida (rod kawalan, rod pelindung), asid borik (moderator, penyejuk), keluli boron (rod kawalan dan bahan simpanan untuk bahan api nuklear dan sisa nuklear), boron Europium (bahan beracun boleh terbakar teras), dsb.