Borkarbid er en svart krystall med metallisk glans, også kjent som Black Diamond, som tilhører uorganiske ikke-metalliske materialer. For tiden er alle kjent med materialet fra borkarbid, noe som kan skyldes påføring av skuddsikker rustning, fordi det har den laveste tettheten blant keramiske materialer, har fordelene med høy elastisk modul og høy hardhet, og kan oppnå god bruk av mikrofraktur for å absorbere prosjektiler. Effekten av energi, mens du holder belastningen så lav som mulig. Men faktisk har borkarbid mange andre unike egenskaper, noe som kan gjøre at det spiller en viktig rolle i slipemidler, ildfaste materialer, kjernefysisk industri, romfart og andre felt.
Egenskaper tilBorkarbid
Når det gjelder fysiske egenskaper, er hardheten ved borkarbid først etter diamant og kubikk bornitrid, og det kan fremdeles opprettholde høy styrke ved høye temperaturer, som kan brukes som et ideelt slitasjefast materiale med høy temperatur; Tettheten av borkarbid er veldig liten (teoretisk tetthet er bare 2,52 g/ cm3), lettere enn vanlige keramiske materialer, og kan brukes i luftfartsfeltet; Borkarbid har en sterk nøytronabsorpsjonsevne, god termisk stabilitet og et smeltepunkt på 2450 ° C, så det er også mye brukt i kjernefysisk industri. Nøytronens nøytronabsorpsjonsevne kan forbedres ytterligere ved å tilsette B -elementer; Borkarbidmaterialer med spesifikk morfologi og struktur har også spesielle fotoelektriske egenskaper; I tillegg har borkarbid et høyt smeltepunkt, høy elastisk modul, lav ekspansjonskoeffisient og god disse fordelene gjør det til et potensielt anvendelsesmateriale i mange felt som metallurgi, kjemisk industri, maskiner, romfart og militær industri. For eksempel korrosjonsbestandige og slitasjesistente deler, noe som lager skuddsikre rustning, reaktorkontrollstenger og termoelektriske elementer, etc.
Når det gjelder kjemiske egenskaper, reagerer ikke borkarbid med syrer, alkalier og de fleste uorganiske forbindelser ved romtemperatur, og reagerer knapt med oksygen- og halogengasser ved romtemperatur, og dens kjemiske egenskaper er stabile. I tillegg aktiveres borkarbidpulver av halogen som et bididingsmiddel for stål, og bor infiltreres på overflaten av stål for å danne en jernboridfilm, og dermed forbedre styrken og slitestyrken til materialet, og dens kjemiske egenskaper er utmerket.
Vi vet alle at materialets natur bestemmer bruken, så i hvilke applikasjoner har borkarbidpulver enestående ytelse?Ingeniørene i FoU -sentrum avUrbanmines Tech.Co., Ltd. gjorde følgende sammendrag.
Bruk avBorkarbid
1. Borkarbid brukes som poleringsselskap
Påføringen av borkarbid som slipende brukes hovedsakelig til sliping og polering av safir. Blant superhardmaterialer er hardheten i borkarbid bedre enn for aluminiumoksyd og silisiumkarbid, bare nest etter diamant og kubikk bornitrid. Sapphire er det mest ideelle substratmaterialet for halvleder GaN/Al 2 O3 lysemitterende dioder (LED), storskala integrerte kretser SOI og SOS, og superledende nanostrukturfilmer. Overflatenes glatthet er veldig høy og må være ultra-glatt ikke skade. På grunn av den høye styrken og den høye hardheten til Sapphire Crystal (MOHS Hardness 9), har det brakt store vanskeligheter med å behandle bedrifter.
Fra perspektivet til materialer og sliping er de beste materialene for prosessering og sliping av safirkrystaller syntetisk diamant, borkarbid, silisiumkarbid og silisiumdioksid. Hardheten til kunstig diamant er for høy (MOHS Hardness 10) Når du sliper safirskiven, vil den klø på overflaten, påvirke lysoverføringen til skiven, og prisen er dyr; Etter å ha kuttet silisiumkarbid, er ruheten RA vanligvis høy og flatheten er dårlig; Hardheten til silika er imidlertid ikke nok (MOHS Hardness 7), og slipekraften er dårlig, noe som er tidkrevende og arbeidskrevende i slipeprosessen. Derfor har borkarbidbrudd (MOHS Hardness 9.3) blitt det mest ideelle materialet for prosessering og sliping av safirkrystaller, og har utmerket ytelse i tosidig sliping av safirskiver og tynning og polering av safirbaserte LED-epitaksiale skiver.
Det er verdt å nevne at når borkarbid er over 600 ° C, vil overflaten bli oksidert til B2O3 -film, noe som vil myke den til en viss grad, så den er ikke egnet for tørr slipe ved for høy temperatur i slipende anvendelser, bare egnet for polering av flytende slipe. Imidlertid forhindrer denne egenskapen B4C i å bli oksidert ytterligere, noe som gjør at den har unike fordeler i anvendelsen av ildfaste materialer.
2. Søknad i ildfaste materialer
Borkarbid har egenskapene til antioksidasjon og høy temperaturmotstand. Det brukes vanligvis som avanserte formet og uformet ildfaste materialer og brukes mye i forskjellige felt av metallurgi, for eksempel stålovner og ovnmøbler.
Med behovene for energisparing og forbruksreduksjon i jern- og stålindustrien og smelting av stål med lite karbon og ultra-lavt karbonstål, har forskning og utvikling av magnesia-karbon-murstein med lite karbon (generelt <8% karboninnhold) med utmerket ytelse tiltrukket seg mer og mer oppmerksomhet fra innenlandsk og utenlandsk industri. For tiden forbedres ytelsen til magnesia-karbon-murstein med lite karbon ved å forbedre den bundne karbonstrukturen, optimalisere matriksstrukturen til magnesia-karbon-murstein og tilsette antioksidanter med høy effektivitet. Blant dem brukes grafitisert karbon sammensatt av industriell kvalitet borkarbid og delvis grafitisert karbon svart. Svart komposittpulver, brukt som karbonkilde og antioksidant for magnesia-karbon-murstein med lite karbon, har oppnådd gode resultater.
Siden borkarbid vil myke til en viss grad ved høy temperatur, kan det festes til overflaten til andre materialpartikler. Selv om produktet er fortettet, kan B2O3-oksidfilmen på overflaten danne en viss beskyttelse og spille en antioksidasjonsrolle. Samtidig, fordi kolonnekrystallene som genereres av reaksjonen er fordelt i matrisen og hullene på det ildfaste materialet, reduseres porøsiteten, den middels temperaturstyrke forbedres, og volumet av de genererte krystaller utvides, noe som kan helbrede volum krymping og redusere sprekker.
3.
På grunn av sin høye hardhet, høye styrke, liten spesifikk tyngdekraft og høy ballistisk motstand, er borkarbid spesielt i tråd med trenden med lette skuddsikre materialer. Det er det beste skuddsikre materialet for beskyttelse av fly, kjøretøy, rustning og menneskekropper; for tiden,Noen landhar foreslått lavprisbor karbid anti-ballistisk rustningsforskning, med sikte på å fremme storstilt bruk av borkarbid anti-ballistisk rustning i forsvarsindustrien.
4. Søknad i kjernefysisk industri
Borkarbid har et høyt nøytronabsorpsjonstverrsnitt og et bredt nøytronenergispekter, og er internasjonalt anerkjent som den beste nøytronabsorberen for kjernefysisk industri. Blant dem er den termiske delen av Boron-10 isotop så høy som 347 × 10-24 cm2, bare andre til noen få elementer som gadolinium, samarium og kadmium, og er en effektiv termisk nøytronabsorber. I tillegg er borkarbid rik på ressurser, korrosjonsbestandig, god termisk stabilitet, produserer ikke radioaktive isotoper, og har lav sekundær stråleenergi, så borkarbid brukes mye som kontrollmaterialer og skjermingsmaterialer i atomreaktorer.
For eksempel i kjernefysisk industri bruker den høye temperaturen gasskjølt reaktor borabsorberende kuleavstengningssystem som det andre avstengningssystemet. I tilfelle en ulykke, når det første avstengningssystemet mislykkes, bruker det andre avstengningssystemet et stort antall borkarbidpellets fritt fall i kanalen til det reflekterende laget av reaktorkjernen, etc., for å slå av reaktoren og innse kald avslutning, der den absorberende ballen er en grafittkule som inneholder borkarbid. Hovedfunksjonen til borkarbidkjernen i den høye temperaturens gaskjølte reaktoren er å kontrollere reaktorenes kraft og sikkerhet. Karbonmursteinen er impregnert med borkarbidnøytronabsorberende materiale, noe som kan redusere nøytronbestrålingen av reaktortrykkskaret.
For tiden inkluderer boridmaterialer for kjernefysiske reaktorer hovedsakelig følgende materialer: borkarbid (kontrollstenger, skjermingsstenger), borsyre (moderator, kjølevæske), borstål (kontrollstenger og lagringsmaterialer for kjernebrensel og atomavfall), bor europium (kjerneforbrenningsbyrbart giftmateriale), etc.