Węglenie borowe to czarny kryształ z metalicznym połyskiem, znanym również jako czarny diament, który należy do nieorganicznych materiałów niemetalicznych. Obecnie wszyscy znają materiał z węglików boru, który może być spowodowany zastosowaniem kuloodpornej zbroi, ponieważ ma on najniższą gęstość wśród materiałów ceramicznych, ma zalety modułu o wysokim sprężystym module i wysokiej twardości i może osiągnąć dobre zastosowanie mikro-klamry w celu wchłaniania pocisków. Efekt energii, jednocześnie utrzymując obciążenie jak najniższe. Ale w rzeczywistości Carbide borowe ma wiele innych unikalnych właściwości, które mogą sprawić, że odgrywa ważną rolę w materiałach ściernych, materiałach refrakcyjnych, przemysłu nuklearnym, lotniczej i innych dziedzinach.
WłaściwościWęglenie borowe
Jeśli chodzi o właściwości fizyczne, twardość węglików borowych odbywa się dopiero po diamentowym i sześciennym azotku boru i może nadal utrzymywać wysoką wytrzymałość w wysokich temperaturach, które można stosować jako idealny materiał oporny na zużycie w wysokiej temperaturze; Gęstość węgla boru jest bardzo mała (gęstość teoretyczna wynosi tylko 2,52 g/ cm3), lżejsze niż zwykłe materiały ceramiczne i może być stosowane w polu lotniczym; Węglenie boru ma silną zdolność absorpcji neutronów, dobrą stabilność termiczną i temperaturę topnienia 2450 ° C, więc jest również szeroko stosowany w przemyśle jądrowym. Zdolność absorpcji neutronów neutronów można dalej poprawić poprzez dodanie elementów B; Materiały z węglika boru o określonej morfologii i strukturze mają również specjalne właściwości fotoelektryczne; Ponadto Carbide borowe ma wysoką temperaturę topnienia, wysoki moduł elastyczny, niski współczynnik ekspansji i dobre te zalety sprawiają, że jest to potencjalny materiał zastosowania w wielu dziedzinach, takich jak metalurgia, przemysł chemiczny, maszyny, przemysł lotniczy i przemysł wojskowy. Na przykład części odporne na korozję i oporne na zużycie, tworząc kuloodporną zbroję, pręty sterujące reaktora i elementy termoelektryczne itp.
Jeśli chodzi o właściwości chemiczne, węgiel boru nie reaguje z kwasami, alkaliami i większością związków nieorganicznych w temperaturze pokojowej i prawie nie reaguje z tlenem i gazami halogenowymi w temperaturze pokojowej, a jego właściwości chemiczne są stabilne. Ponadto proszek z węglików boru jest aktywowany przez halogen jako stalowy środek borowinowy, a bor jest naciekany na powierzchni stali, tworząc żelazną warstwę bordową, zwiększając w ten sposób wytrzymałość i odporność na zużycie materiału, a jego właściwości chemiczne są doskonałe.
Wszyscy wiemy, że natura materiału określa zastosowanie, więc w jakich zastosowaniach proszek z węglika boru ma wyjątkową wydajność?Inżynierowie centrum badań i rozwojuUrbanmines Tech.Co., Ltd. wykonał następujące podsumowanie.
ZastosowanieWęglenie borowe
1. Węglenie boru jest używane jako ścieranie ścierne
Zastosowanie węgliku boru jako ściernego służy głównie do szlifowania i polerowania szafiru. Wśród materiałów nadpornych twardość węglika boru jest lepsza niż tlenek aluminiowy i węglika krzemu, drugie tylko z diamentowym i sześciennym azotkiem boru. Sapphire jest najbardziej idealnym materiałem podłoża do półprzewodników GAN/Al 2 O3 Diody światła (LED), zintegrowane obwody SOI i SOS na dużą skalę oraz nadprzewodzące filmy nanostruktury. Gładkość powierzchni jest bardzo wysoka i musi być ultra gładkim bez stopnia uszkodzenia. Ze względu na wysoką wytrzymałość i wysoką twardość szafirowych kryształów (Hardness MOHS 9), miało to duże trudności z przetwarzaniem przedsiębiorstw.
Z perspektywy materiałów i szlifowania najlepszymi materiałami do przetwarzania i szlifowania szafirowego kryształy to syntetyczny diament, węglika boru, węglika krzemu i dwutlenek krzemowy. Twardość sztucznego diamentu jest zbyt wysoka (twardość MOHS 10) Podczas szlifowania szafirowego wafla, porysuje powierzchnię, wpłynie na transmitancję opłatek, a cena jest droga; Po wycięciu węgliku krzemu szorstkość Ra jest zwykle wysoka, a płaskość jest słaba; Jednak twardość krzemionki nie wystarczy (twardość MOHS 7), a siła szlifowania jest słaba, która jest czasochłonna i pracująca w procesie szlifowania. Dlatego ścieranie węglików boru (twardość MOHS 9.3) stała się najbardziej idealnym materiałem do przetwarzania i mielenia szafirowych kryształów i ma doskonałą wydajność w dwustronnym szlifowaniu szafirowych waflów oraz przerzedzaniu pleców i polerowaniu szafirowych epitaxialnych falbaków LED.
Warto wspomnieć, że gdy węglik borowy przekracza 600 ° C, powierzchnia zostanie utleniona do folii B2O3, która zmięknie go do pewnego stopnia, więc nie jest odpowiednia do szlifowania suchego w zastosowaniach ściernych, odpowiednia tylko do szlifowania cieczy. Jednak ta właściwość zapobiega dalszemu utlenianiu B4C, dzięki czemu ma unikalne zalety w stosowaniu materiałów opornych.
2. Zastosowanie w materiałach opornych
Węglenie boru ma charakterystykę przeciwutleniającą i oporności w wysokiej temperaturze. Jest ogólnie stosowany jako zaawansowane materiały oporne na oporność w kształcie i nie zawarte i jest szeroko stosowane w różnych dziedzinach metalurgii, takich jak stalowe piece i meble do pieców.
Dzięki potrzebom oszczędności energii i redukcji zużycia w przemyśle żelaza i stali oraz wytopie stali o niskiej zawartości węglowej i ultra-niskiej stali węglowej, badania i rozwój cegieł niskoemisyjnych Magnesia-Carbon (ogólnie <8% zawartości węgla) przy doskonałej wydajności przyciągnęło coraz większą uwagę ze strony przemysłu krajowego i zagranicznego. Obecnie wydajność cegieł węglowych o niskiej zawartości węgla jest ogólnie poprawia poprzez poprawę związanej struktury węgla, optymalizując strukturę matrycową cegieł węglowych i dodając wysokowydajne przeciwutleniacze. Wśród nich stosuje się grafityzowany węgiel złożony z industrialnego węglika boru i częściowo grafitowanej sadzy. Czarny proszek kompozytowy, stosowany jako źródło węgla i przeciwutleniacz do cegieł węgtonowych o niskiej zawartości węgla, osiągnął dobre wyniki.
Ponieważ węglik borowy zmięknie do pewnego stopnia w wysokiej temperaturze, można go przymocować do powierzchni innych cząstek materiału. Nawet jeśli produkt jest zagęszczony, folia tlenku B2O3 na powierzchni może stanowić pewną ochronę i odgrywać rolę przeciwutleniającą. Jednocześnie, ponieważ kryształy kolumnowe generowane przez reakcję są rozmieszczone w matrycy i szczelinach materiału refrakcyjnego, porowatość jest zmniejszona, wytrzymałość o średniej temperaturze ulega poprawie, a objętość generowanych kryształów rozszerza się, co może leczyć kurczenie się objętości i zmniejszyć pęknięcia.
3. Materiały kuloodporne używane do poprawy obrony narodowej
Ze względu na wysoką twardość, wysoką wytrzymałość, niewielką grawitację właściwą i wysoki poziom oporu balistycznego, węglika boru jest szczególnie zgodne z trendem lekkich materiałów kuloodpornych. Jest to najlepszy kuloodporny materiał do ochrony samolotów, pojazdów, zbroi i ciała ludzkich; obecnie,Niektóre krajeZaproponowali tanio boru węglika przeciw ballistycznego zbroi, mającym na celu promowanie na dużą skalę stosowania przeciwballistycznego zbroi z węglika boru w branży obronnej.
4. Zastosowanie w przemyśle nuklearnym
Węglenie borowe ma wysoki przekrój absorpcji neutronów i szerokie spektrum energii neutronowej i jest uznawany na całym świecie jako najlepszy absorbator neutronowy dla przemysłu jądrowego. Wśród nich sekcja termiczna izotopu boru-10 jest tak wysoka, jak 347 × 10-24 cm2, od drugiej tylko kilka elementów, takich jak gadolin, samarium i kadm, i jest skutecznym absorborem neutronów termicznych. Ponadto węgiel boru jest bogaty w zasoby, odporna na korozję, dobrą stabilność termiczną, nie wytwarza radioaktywnych izotopów i ma niską energię promieni wtórną, więc węgiel boru jest szeroko stosowany jako materiały kontrolne i materiały ekranowe w reaktorach jądrowych.
Na przykład w branży nuklearnej reaktor chłodzony gazem w wysokiej temperaturze wykorzystuje system wyłączania kulki wchłaniającego bor jako drugi system wyłączania. W przypadku wypadku, gdy pierwszy system wyłączania nie powiedzie się, drugi system wyłączania wykorzystuje dużą liczbę granulków z węglika boru swobodnego spadku do kanału warstwy odblaskowej rdzenia reaktora itp., Aby zamknąć reaktor i zrealizować zimne zamknięcie, w którym wchłaniająca kula jest piłką grafitową zawierającą karbid borowy. Główną funkcją rdzenia węgla boru w reaktorze chłodzonym gazem o wysokiej temperaturze jest kontrolowanie mocy i bezpieczeństwa reaktora. Cegła węglowa jest impregnowana materiałem pochłaniającym neutron neutronów z węglika boru, który może zmniejszyć napromieniowanie neutronów naczynia ciśnieniowego reaktora.
Obecnie materiały boridowe do reaktorów jądrowych obejmują głównie następujące materiały: węglika boru (pręty kontrolne, pręty ekranowe), kwas borowy (moderator, płyn chłodzący), stal borowa (pręty kontrolne i materiały magazynowe do paliwa jądrowego i odpadów jądrowych), borowy europejski (materiał trujący rdzeni) itp.