Boroncarbide is een zwart kristal met metalen glans, ook bekend als Black Diamond, die tot anorganische niet-metalen materialen behoort. Momenteel is iedereen bekend met het materiaal van boorcarbide, dat mogelijk te wijten is aan de toepassing van kogelvrij pantser, omdat het de laagste dichtheid heeft bij keramische materialen, heeft de voordelen van hoge elastische modulus en hoge hardheid en kan goed gebruik van micro-fractuur bereiken om projectielen te absorberen. Het effect van energie, terwijl de belasting zo laag mogelijk blijft. Maar in feite heeft boorcarbide vele andere unieke eigenschappen, waardoor het een belangrijke rol kan spelen in schuurmiddelen, refractaire materialen, nucleaire industrie, ruimtevaart en andere gebieden.
Eigenschappen vanboorcarbide
In termen van fysische eigenschappen is de hardheid van boorcarbide pas na diamant en kubieke boornitride, en het kan nog steeds hoge sterkte behouden bij hoge temperaturen, die kan worden gebruikt als een ideaal slijtvast materiaal met hoge temperatuur; De dichtheid van boorcarbide is erg klein (theoretische dichtheid is slechts 2,52 g/ cm3), lichter dan gewone keramische materialen, en kan worden gebruikt in het ruimtevaartveld; Boorcarbide heeft een sterk neutronenabsorptievermogen, een goede thermische stabiliteit en een smeltpunt van 2450 ° C, dus het wordt ook op grote schaal gebruikt in de nucleaire industrie. Het neutronenabsorptievermogen van het neutron kan verder worden verbeterd door B -elementen toe te voegen; Boor carbide -materialen met specifieke morfologie en structuur hebben ook speciale foto -elektrische eigenschappen; Bovendien heeft boorcarbide een hoog smeltpunt, een hoge elastische modulus, lage expansiecoëfficiënt en goed deze voordelen maken het een potentieel applicatiemateriaal op veel gebieden zoals metallurgie, chemische industrie, machines, ruimtevaart en militaire industrie. Bijvoorbeeld corrosiebestendige en slijtvaste delen, het maken van kogelvrij pantser, reactorbesturingsstaven en thermo-elektrische elementen, enz.
In termen van chemische eigenschappen reageert boorcarbide niet met zuren, alkalis en de meeste anorganische verbindingen bij kamertemperatuur, en reageert nauwelijks met zuurstof- en halogeengassen bij kamertemperatuur, en de chemische eigenschappen zijn stabiel. Bovendien wordt boorcarbidepoeder geactiveerd door halogeen als een stalen geboorverminderingsmiddel en wordt boor geïnfiltreerd op het oppervlak van staal om een ijzeren boridefilm te vormen, waardoor de sterkte en slijtvastheid van het materiaal worden verbeterd, en de chemische eigenschappen ervan zijn uitstekend.
We weten allemaal dat de aard van het materiaal het gebruik bepaalt, dus in welke toepassingen heeft boorcarbidepoeder uitstekende prestaties?De ingenieurs van het R & D -centrum vanUrbanMines Tech.Co., Ltd. maakte de volgende samenvatting.
Toepassing vanboorcarbide
1. Boroncarbide wordt gebruikt als polijsten schurend
De toepassing van boorcarbide als schuurmiddel wordt voornamelijk gebruikt voor het slijpen en polijsten van saffier. Onder superhard -materialen is de hardheid van boorcarbide beter dan die van aluminiumoxide en siliciumcarbide, de tweede alleen voor diamant en kubieke boornitride. Sapphire is het meest ideale substraatmateriaal voor halfgeleider GAN/AL 2 O3 Licht-emitterende diodes (LED's), grootschalige geïntegreerde circuits SOI en SOS, en supergeleidende nanostructuurfilms. De gladheid van het oppervlak is erg hoog en moet ultra-gladde geen mate van schade zijn. Vanwege de hoge sterkte en hoge hardheid van saffierkristal (Mohs Hardheid 9), heeft het grote moeilijkheden gebracht om ondernemingen te verwerken.
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 saffierwafer zal het het oppervlak krabben, de lichttransmissie van de wafel beïnvloeden en de prijs is duur; Na het snijden van siliciumcarbide is de ruwheid RA meestal hoog en is de vlakheid slecht; De hardheid van silica is echter niet voldoende (Mohs Hardheid 7), en de slijpkracht is slecht, wat tijdrovend en arbeidsintensief is in het slijpproces. Daarom is boorcarbide schuurmiddel (MOHS Hardheid 9.3) het meest ideale materiaal geworden voor het verwerken en slijpen van saffierkristallen en heeft ze uitstekende prestaties in dubbelzijdig slijpen van saffierwafels en rugdunning en polijsten van SAPPHIRE-gebaseerde epitaxiale wafels.
Het is vermeldenswaard dat wanneer boorcarbide boven 600 ° C is, het oppervlak zal worden geoxideerd in B2O3 -film, die het tot op zekere hoogte zal verzachten, dus het is niet geschikt voor droog slijpen bij een te hoge temperatuur in schurende toepassingen, alleen geschikt voor polijsten vloeibare grind. Deze eigenschap voorkomt echter dat B4C verder wordt geoxideerd, waardoor het unieke voordelen heeft bij de toepassing van refractaire materialen.
2. Toepassing in vuurvaste materialen
Boroncarbide heeft de kenmerken van anti-oxidatie en hoge temperatuurweerstand. Het wordt over het algemeen gebruikt als geavanceerde en niet -gevormde refractaire materialen en wordt veel gebruikt in verschillende gebieden metallurgie, zoals stalen kachels en ovenmeubels.
Met de behoeften van energiebesparing en consumptiereductie in de ijzer- en staalindustrie en het smelten van koolstofarm staal en ultra-laag koolstofstaal, heeft het onderzoek en de ontwikkeling van koolstofarme magnesia-koolstofbakstenen (meestal <8% koolstofgehalte) met uitstekende prestaties meer en meer aandacht getrokken van de binnenlandse en buitenlandse industrie. Momenteel worden de prestaties van koolstofarme magnesia-koolstofbaksten in het algemeen verbeterd door de gebonden koolstofstructuur te verbeteren, de matrixstructuur van magnesia-koolstofbakstenen te optimaliseren en hoogwaardige antioxidanten toe te voegen. Onder hen wordt grafitiseerde koolstof bestaande uit boorcarbide van industriële kwaliteit en gedeeltelijk grafitiseerde koolstofzwart gebruikt. Zwart composietpoeder, gebruikt als koolstofbron en antioxidant voor koolstofarme magnesia-koolstofbakstenen, heeft goede resultaten behaald.
Aangezien boorcarbide tot op zekere hoogte bij hoge temperatuur wordt verzacht, kan het worden bevestigd aan het oppervlak van andere materiële deeltjes. Zelfs als het product verdicht is, kan de B2O3-oxidefilm op het oppervlak een bepaalde bescherming vormen en een anti-oxidatie-rol spelen. Tegelijkertijd, omdat de kolomvormige kristallen gegenereerd door de reactie worden verdeeld in de matrix en openingen van het refractaire materiaal, wordt de porositeit verlaagd, wordt de middelgrote temperatuursterkte verbeterd en wordt het volume van de gegenereerde kristallen uitgegroeid, die volume -krimpen kunnen genezen en scheuren kunnen verminderen.
3. Kogelvrije materialen die worden gebruikt om de nationale verdediging te verbeteren
Vanwege de hoge hardheid, hoge sterkte, kleine soortelijk gewicht en een hoge mate van ballistische weerstand, is boorcarbide vooral in lijn met de trend van lichtgewicht kogelvrije materialen. Het is het beste kogelvrije materiaal voor de bescherming van vliegtuigen, voertuigen, pantser en menselijke lichamen; momenteel,Sommige landenhebben goedkope boorcarbide anti-ballistisch pantseronderzoek voorgesteld, gericht op het bevorderen van het grootschalige gebruik van boorcarbide anti-ballistisch pantser in de defensie-industrie.
4. Toepassing in de nucleaire industrie
Boroncarbide heeft een hoge neutronenabsorptie-dwarsdoorsnede en een breed neutronenenergiespectrum en wordt internationaal erkend als de beste neutronenabsorber voor de nucleaire industrie. Onder hen is het thermische gedeelte van de boor-10-isotoop zo hoog als 347 x 10-24 cm2, tweede alleen voor enkele elementen zoals gadolinium, samarium en cadmium, en is een efficiënte thermische neutronenabsorber. Bovendien is boorcarbide rijk aan middelen, corrosiebestendige, goede thermische stabiliteit, produceert geen radioactieve isotopen en heeft lage secundaire straal energie, dus boorcarbide wordt veel gebruikt als controlematerialen en afschermingsmaterialen in nucleaire reactoren.
In de nucleaire industrie bijvoorbeeld, gebruikt de gasgekoelde reactor op hoge temperatuur boorabsorberende balafschakelingssysteem als het tweede afsluitsysteem. In het geval van een ongeval, wanneer het eerste afsluitsysteem mislukt, gebruikt het tweede afsluitsysteem een groot aantal boorcarbide -pellets vrije val in het kanaal van de reflecterende laag van de reactorkern, enz., Om de reactor af te sluiten en koude afsluiting te realiseren, waarbij de absorberende bal een grafietbal is die boron carbide bevat. De hoofdfunctie van de boorcarbide-kern in de gasgekoelde reactor met hoge temperatuur is het regelen van het vermogen en de veiligheid van de reactor. De koolstofstrik is geïmpregneerd met boorcarbide -neutronenabsorberend materiaal, wat de neutronenbestraling van het reactordrukvat kan verminderen.
Momenteel bevatten boridematerialen voor kernreactoren voornamelijk de volgende materialen: boorcarbide (controlestaven, afschermingsstaven), boorzuur (moderator, koelvloeistof), boorstaal (bedieningsstaven en opslagmaterialen voor nucleaire brandstof en nucleair afval), boron europium (kernburbeerbaar gifmateriaal), enz.