Boriumcarbide is een zwart kristal met metaalglans, ook wel zwarte diamant genoemd, dat tot anorganische niet-metaalhoudende materialen behoort. Momenteel is iedereen bekend met het materiaal boorcarbide, wat te wijten kan zijn aan de toepassing van kogelvrij pantser, omdat het de laagste dichtheid heeft onder keramische materialen, de voordelen heeft van een hoge elasticiteitsmodulus en hoge hardheid, en een goed gebruik kan bereiken. van microbreuk om projectielen te absorberen. Het effect van energie, terwijl de belasting zo laag mogelijk blijft. Maar in feite heeft boorcarbide nog veel meer unieke eigenschappen, waardoor het een belangrijke rol kan spelen in schuurmiddelen, vuurvaste materialen, de nucleaire industrie, de lucht- en ruimtevaart en andere terreinen.
Eigenschappen vanboorcarbide
In termen van fysieke eigenschappen is de hardheid van boorcarbide pas na die van diamant en kubisch boornitride, en het kan nog steeds een hoge sterkte behouden bij hoge temperaturen, wat kan worden gebruikt als een ideaal slijtvast materiaal bij hoge temperaturen; de dichtheid van boorcarbide is zeer klein (theoretische dichtheid is slechts 2,52 g/cm3), lichter dan gewone keramische materialen, en kan worden gebruikt in de lucht- en ruimtevaart; Boriumcarbide heeft een sterk neutronenabsorptievermogen, goede thermische stabiliteit en een smeltpunt van 2450 ° C, dus het wordt ook veel gebruikt in de nucleaire industrie. Het neutronenabsorptievermogen van het neutron kan verder worden verbeterd door B-elementen toe te voegen; Boriumcarbidematerialen met specifieke morfologie en structuur hebben ook speciale foto-elektrische eigenschappen; Bovendien heeft boorcarbide een hoog smeltpunt, hoge elasticiteitsmodulus, lage uitzettingscoëfficiënt en goede eigenschappen. Deze voordelen maken het tot een potentieel toepassingsmateriaal op veel gebieden, zoals de metallurgie, de chemische industrie, machines, de lucht- en ruimtevaart en de militaire industrie. Bijvoorbeeld corrosiebestendige en slijtvaste onderdelen, het maken van kogelvrij pantser, reactorregelstaven en thermo-elektrische elementen, enz.
In termen van chemische eigenschappen reageert boorcarbide niet met zuren, logen en de meeste anorganische verbindingen bij kamertemperatuur, en reageert het nauwelijks met zuurstof en halogeengassen bij kamertemperatuur, en de chemische eigenschappen zijn stabiel. Bovendien wordt boorcarbidepoeder geactiveerd door halogeen als staalboormiddel, en wordt boor geïnfiltreerd op het oppervlak van staal om een ijzerboridefilm te vormen, waardoor de sterkte en slijtvastheid van het materiaal wordt verbeterd, en de chemische eigenschappen ervan zijn uitstekend.
We weten allemaal dat de aard van het materiaal het gebruik bepaalt, dus in welke toepassingen presteert boorcarbidepoeder uitstekend?De ingenieurs van het R&D-centrum vanUrbanMines Tech.Co., Ltd. maakte de volgende samenvatting.
Toepassing vanboorcarbide
1. Boriumcarbide wordt gebruikt als polijstmiddel
De toepassing van boorcarbide als schuurmiddel wordt voornamelijk gebruikt voor het slijpen en polijsten van saffier. Van de superharde materialen is de hardheid van boorcarbide beter dan die van aluminiumoxide en siliciumcarbide, na diamant en kubisch boornitride. Saffier is het meest ideale substraatmateriaal voor halfgeleider GaN/Al 2 O3 lichtemitterende diodes (LED's), grootschalige geïntegreerde schakelingen SOI en SOS, en supergeleidende nanostructuurfilms. De gladheid van het oppervlak is zeer hoog en moet ultraglad zijn. Geen enkele beschadiging. Vanwege de hoge sterkte en hoge hardheid van saffierkristal (Mohs-hardheid 9) heeft dit grote problemen opgeleverd voor verwerkende bedrijven.
Vanuit het perspectief van materialen en slijpen zijn de beste materialen voor het verwerken en slijpen van saffierkristallen synthetische diamant, boorcarbide, siliciumcarbide en siliciumdioxide. De hardheid van kunstmatige diamant is te hoog (Mohs-hardheid 10) bij het slijpen van de saffierwafel, het zal krassen op het oppervlak veroorzaken, de lichtdoorlatendheid van de wafel beïnvloeden en de prijs is duur; na het snijden van siliciumcarbide is de ruwheid RA gewoonlijk hoog en de vlakheid slecht; De hardheid van silica is echter niet voldoende (Mohs-hardheid 7) en de maalkracht is slecht, wat tijdrovend en arbeidsintensief is bij het maalproces. Daarom is boorcarbide-schuurmiddel (Mohs-hardheid 9,3) het meest ideale materiaal geworden voor het verwerken en slijpen van saffierkristallen, en heeft het uitstekende prestaties bij het dubbelzijdig slijpen van saffierwafels en het terugverdunnen en polijsten van op saffier gebaseerde epitaxiale LED-wafels.
Het is de moeite waard te vermelden dat wanneer boorcarbide boven de 600 ° C komt, het oppervlak zal worden geoxideerd tot een B2O3-film, waardoor het tot op zekere hoogte zachter zal worden. Het is dus niet geschikt voor droog slijpen bij te hoge temperaturen bij schurende toepassingen, alleen geschikt voor het polijsten van vloeibaar grind. Deze eigenschap voorkomt echter dat B4C verder wordt geoxideerd, waardoor het unieke voordelen heeft bij de toepassing van vuurvaste materialen.
2. Toepassing in vuurvaste materialen
Boriumcarbide heeft de kenmerken van anti-oxidatie en hoge temperatuurbestendigheid. Het wordt over het algemeen gebruikt als geavanceerde gevormde en ongevormde vuurvaste materialen en wordt veel gebruikt in verschillende gebieden van de metallurgie, zoals stalen kachels en ovenmeubilair.
Met de behoeften aan energiebesparing en vermindering van het verbruik in de ijzer- en staalindustrie en het smelten van koolstofarm staal en ultra-laag koolstofstaal, is het onderzoek en de ontwikkeling van magnesiumoxide-koolstofstenen met een laag koolstofgehalte (in het algemeen <8% koolstofgehalte) met uitstekende prestaties heeft steeds meer aandacht getrokken van binnenlandse en buitenlandse industrieën. Momenteel worden de prestaties van magnesiumoxide-koolstofstenen over het algemeen verbeterd door de gebonden koolstofstructuur te verbeteren, de matrixstructuur van magnesiumoxide-koolstofstenen te optimaliseren en zeer efficiënte antioxidanten toe te voegen. Onder hen wordt gegrafitiseerde koolstof gebruikt, bestaande uit boorcarbide van industriële kwaliteit en gedeeltelijk gegrafitiseerd roet. Zwart composietpoeder, gebruikt als koolstofbron en antioxidant voor koolstofarme magnesiumoxide-koolstofstenen, heeft goede resultaten behaald.
Omdat boorcarbide bij hoge temperaturen tot op zekere hoogte zacht wordt, kan het zich hechten aan het oppervlak van andere materiaaldeeltjes. Zelfs als het product verdicht is, kan de B2O3-oxidefilm op het oppervlak een zekere bescherming bieden en een anti-oxidatierol spelen. Tegelijkertijd, omdat de kolomvormige kristallen die door de reactie worden gegenereerd, worden verdeeld in de matrix en gaten van het vuurvaste materiaal, wordt de porositeit verminderd, wordt de sterkte bij gemiddelde temperaturen verbeterd en zet het volume van de gegenereerde kristallen uit, wat het volume kan genezen krimp en verminder scheuren.
3. Kogelvrije materialen die worden gebruikt om de nationale defensie te versterken
Door zijn hoge hardheid, hoge sterkte, klein soortelijk gewicht en hoge ballistische weerstand sluit boorcarbide vooral aan bij de trend van lichtgewicht kogelvrije materialen. Het is het beste kogelvrije materiaal voor de bescherming van vliegtuigen, voertuigen, bepantsering en menselijke lichamen; momenteel,Sommige landenhebben goedkoop boorcarbide anti-ballistisch pantseronderzoek voorgesteld, met als doel het grootschalige gebruik van boorcarbide anti-ballistische bepantsering in de defensie-industrie te bevorderen.
4. Toepassing in de nucleaire industrie
Boriumcarbide heeft een hoge neutronenabsorptiedoorsnede en een breed neutronenenergiespectrum, en wordt internationaal erkend als de beste neutronenabsorbeerder voor de nucleaire industrie. Onder hen is het thermische gedeelte van de boor-10-isotoop maar liefst 347 x 10-24 cm2, na enkele elementen zoals gadolinium, samarium en cadmium, en is het een efficiënte thermische neutronenabsorbeerder. Bovendien is boorcarbide rijk aan hulpbronnen, corrosiebestendig, goede thermische stabiliteit, produceert het geen radioactieve isotopen en heeft het een lage secundaire stralingsenergie, dus boorcarbide wordt veel gebruikt als controlemateriaal en afschermingsmateriaal in kernreactoren.
In de nucleaire industrie gebruikt de gasgekoelde hogetemperatuurreactor bijvoorbeeld een boorabsorberend kogeluitschakelsysteem als het tweede uitschakelsysteem. In het geval van een ongeval, wanneer het eerste uitschakelsysteem faalt, gebruikt het tweede uitschakelsysteem een groot aantal boorcarbidepellets. Vrije val in het kanaal van de reflecterende laag van de reactorkern, enz., om de reactor uit te schakelen en koude te realiseren uitschakeling, waarbij de absorberende bal een grafietbal is die boorcarbide bevat. De belangrijkste functie van de boorcarbidekern in de gasgekoelde hogetemperatuurreactor is het regelen van het vermogen en de veiligheid van de reactor. De koolstofsteen is geïmpregneerd met boorcarbide-neutronenabsorberend materiaal, dat de neutronenbestraling van het reactordrukvat kan verminderen.
Momenteel omvatten boridematerialen voor kernreactoren voornamelijk de volgende materialen: boorcarbide (regelstaven, afschermingsstaven), boorzuur (moderator, koelmiddel), boorstaal (regelstaven en opslagmaterialen voor splijtstof en kernafval), boor Europium (kern brandbaar gifmateriaal), enz.