O carboneto de boro é um cristal preto com brilho metálico, também conhecido como diamante preto, que pertence a materiais não metálicos inorgânicos. Atualmente, todos estão familiarizados com o material do carboneto de boro, o que pode ser devido à aplicação de armaduras à prova de balas, porque tem a menor densidade entre os materiais cerâmicos, tem as vantagens de alto módulo de elástico e alta dureza e pode obter bom uso da micro-fratura para absorver projéteis. O efeito da energia, mantendo a carga o mais baixa possível. Mas, de fato, o Boron Carbide possui muitas outras propriedades únicas, o que pode fazer com que ele desempenhe um papel importante em abrasivos, materiais refratários, indústria nuclear, aeroespacial e outros campos.
Propriedades decarboneto de boro
Em termos de propriedades físicas, a dureza do carboneto de boro é somente após o diamante e o nitreto de boro cúbico, e ainda pode manter alta resistência a altas temperaturas, que podem ser usadas como um material ideal de alta temperatura resistente ao desgaste; A densidade do carboneto de boro é muito pequena (a densidade teórica é de apenas 2,52 g/ cm3), mais leve que os materiais cerâmicos comuns e pode ser usada no campo aeroespacial; O carboneto de boro tem uma forte capacidade de absorção de nêutrons, boa estabilidade térmica e um ponto de fusão de 2450 ° C, por isso também é amplamente utilizado na indústria nuclear. A capacidade de absorção de nêutrons do nêutron pode ser melhorada adicionando elementos B; Materiais de carboneto de boro com morfologia e estrutura específicas também possuem propriedades fotoelétricas especiais; Além disso, o carboneto de boro possui um alto ponto de fusão, módulo de elástico alto, baixo coeficiente de expansão e bem essas vantagens o tornam um material de aplicação em potencial em muitos campos, como metalurgia, indústria química, máquinas, aeroespacial e indústria militar. Por exemplo, peças resistentes à corrosão e resistentes ao desgaste, fabricando armaduras à prova de balas, hastes de controle do reator e elementos termoelétricos, etc.
Em termos de propriedades químicas, o carboneto de boro não reage com ácidos, álcalis e a maioria dos compostos inorgânicos à temperatura ambiente, e dificilmente reage com gases de oxigênio e halogênio à temperatura ambiente, e suas propriedades químicas são estáveis. Além disso, o pó de carboneto de boro é ativado pelo halogênio como um agente de borda de aço, e o boro é infiltrado na superfície do aço para formar um filme de boreto de ferro, aumentando assim a resistência e a resistência ao desgaste do material, e suas propriedades químicas são excelentes.
Todos sabemos que a natureza do material determina o uso; portanto, em quais aplicações o pó de carboneto de boro tem desempenho excelente?Os engenheiros do centro de P&D deTecnologia UrbanMines.Co., Ltd. fez o seguinte resumo.
Aplicação decarboneto de boro
1. O carboneto de boro é usado como polimento abrasivo
A aplicação do carboneto de boro como abrasiva é usada principalmente para moer e polimento da safira. Entre os materiais de super -hard, a dureza do carboneto de boro é melhor que o de óxido de alumínio e carboneto de silício, perdendo apenas o diamante e o nitreto de boro cúbico. A safira é o material de substrato mais ideal para diodos semicondutores Gan/Al 2 O3 emissores de luz (LEDs), circuitos integrados em larga escala SOI e SOS e filmes de nanoestrutura supercondutores. A suavidade da superfície é muito alta e deve ser ultra-suave sem grau de dano. Devido à alta resistência e alta dureza do cristal de safira (dureza Mohs 9), trouxe grandes dificuldades para o processamento de empresas.
Do ponto de vista dos materiais e da moagem, os melhores materiais para processamento e trituração de cristais de safira são diamante sintético, carboneto de boro, carboneto de silício e dióxido de silício. A dureza do diamante artificial é muito alta (a dureza Mohs 10) ao moer a bolacha de safira, ele arranhará a superfície, afetará a transmitância da luz da bolacha e o preço é caro; Depois de cortar o carboneto de silício, a rugosidade RA é geralmente alta e a nivelamento é ruim; No entanto, a dureza da sílica não é suficiente (dureza Mohs 7), e a força de moagem é ruim, que consome tempo e intensiva em trabalho no processo de moagem. Portanto, o abrasivo de carboneto de boro (dureza Mohs 9.3) tornou-se o material mais ideal para processar e triturar cristais de safira e tem excelente desempenho na moagem dupla face de bolachas de safira e afinamento nas costas e polimento de salmões epitaxiais de LED baseados em safira.
Vale ressaltar que, quando o carboneto de boro estiver acima de 600 ° C, a superfície será oxidada em filme B2O3, que o suaviza até certo ponto, por isso não é adequado para moagem a seco a temperaturas muito altas em aplicações abrasivas, apenas adequadas para a moagem líquida de polimento. No entanto, essa propriedade impede que o B4C seja oxidado ainda mais, tornando -a vantagens únicas na aplicação de materiais refratários.
2. Aplicação em materiais refratários
O carboneto de boro tem as características de antioxidação e resistência a alta temperatura. Geralmente é usado como materiais refratários de formas avançadas e sem magia e é amplamente utilizado em vários campos de metalurgia, como fogões de aço e móveis de forno.
Com as necessidades de economia de energia e redução de consumo na indústria de ferro e siderúrgica e a fundição de aço de baixo carbono e aço carbono ultra-baixo, a pesquisa e o desenvolvimento de tijolos de magnésia de baixo carbono (geralmente <8% de conteúdo de carbono) com excelente desempenho atraíram cada vez mais atenção das indústrias domésticas e estrangeiras. Atualmente, o desempenho de tijolos de magnésia de baixo carbono é geralmente melhorado, melhorando a estrutura de carbono ligada, otimizando a estrutura da matriz dos tijolos de carbono magnésia e adicionando antioxidantes de alta eficiência. Entre eles, é usado carbono grafitizado composto por carboneto de boro de nível industrial e preto de carbono parcialmente grafitizado. O pó composto preto, usado como fonte de carbono e antioxidante para tijolos de carbono de baixo carbono, alcançou bons resultados.
Como o carboneto de boro suaviza até certo ponto a alta temperatura, ele pode ser conectado à superfície de outras partículas de material. Mesmo que o produto seja densificado, o filme de óxido B2O3 na superfície pode formar uma certa proteção e desempenhar um papel de antioxidação. Ao mesmo tempo, como os cristais colunares gerados pela reação são distribuídos na matriz e lacunas do material refratário, a porosidade é reduzida, a resistência à temperatura média é melhorada e o volume dos cristais gerados se expande, o que pode curar o encolhimento do volume e reduzir as rachaduras.
3. Materiais à prova de balas usados para melhorar a defesa nacional
Devido à sua alta dureza, alta resistência, pequena gravidade específica e alto nível de resistência balística, o carboneto de boro está especialmente alinhado com a tendência de materiais leves à prova de balas. É o melhor material à prova de balas para a proteção de aeronaves, veículos, armaduras e corpos humanos; atualmente,Alguns paísespropuseram pesquisas de armaduras anti-balísticas de carboneto de boron de baixo custo, com o objetivo de promover o uso em larga escala da armadura anti-balística de carboneto de boro na indústria de defesa.
4. Aplicação na indústria nuclear
O carboneto de boro possui uma seção transversal de alta absorção de nêutrons e um amplo espectro de energia de nêutrons e é reconhecido internacionalmente como o melhor absorvedor de nêutrons para a indústria nuclear. Entre eles, a seção térmica do isótopo Boron-10 é tão alta quanto 347 × 10-24 cm2, perdendo apenas alguns elementos como gadolínio, samário e cádmio e é um absorvedor térmico de nêutrons térmicos eficientes. Além disso, o carboneto de boro é rico em recursos, resistente à corrosão, boa estabilidade térmica, não produz isótopos radioativos e possui baixa energia de raios secundários, portanto o carboneto de boro é amplamente utilizado como materiais de controle e materiais de proteção em reatores nucleares.
Por exemplo, na indústria nuclear, o reator refrigerado a gás de alta temperatura usa o sistema de desligamento de bola de absorção de boro como o segundo sistema de desligamento. No caso de um acidente, quando o primeiro sistema de desligamento falha, o segundo sistema de desligamento usa um grande número de pellets de carboneto de boro que se enquadram no canal da camada reflexiva do núcleo do reator, etc., para desligar o reator e realizar o desligamento frio, em que a bola absorvente é uma bola de grafite que contém o carboneto de boro. A principal função do núcleo de carboneto de boro no reator refrigerado a gás de alta temperatura é controlar a potência e a segurança do reator. O tijolo de carbono é impregnado com material de absorção de nêutrons de carboneto de boro, que pode reduzir a irradiação de nêutrons do vaso de pressão do reator.
Atualmente, os materiais de borrada para reatores nucleares incluem principalmente os seguintes materiais: carboneto de boro (hastes de controle, hastes de blindagem), ácido bórico (moderador, líquido de arrefecimento), aço de boro (hastes de controle e materiais de armazenamento para combustível nuclear e resíduos nucleares), boro europium (mobilmista queimável no núcleo), etc. etc.