Carbura de bor este un cristal negru cu luciu metalic, cunoscut și sub numele de Black Diamond, care aparține materialelor non-metalice anorganice. În prezent, toată lumea este familiarizată cu materialul carburii de bor, care se poate datora aplicării armurii rezistente la gloanțe, deoarece are cea mai mică densitate între materialele ceramice, are avantajele modulului elastic ridicat și duritate ridicată și poate obține o utilizare bună a micro-fracturii pentru a absorbi proiectilele. Efectul energiei, păstrând în același timp sarcina cât mai scăzută. Dar, de fapt, carbura de bor are multe alte proprietăți unice, ceea ce îl poate face să joace un rol important în abrazivi, materiale refractare, industria nucleară, aerospațial și alte domenii.
Proprietăți alecarbură de bor
În ceea ce privește proprietățile fizice, duritatea carburii de bor este numai după diamantul și nitrura de bor cubică și poate menține în continuare o rezistență ridicată la temperaturi ridicate, care poate fi utilizat ca material ideal rezistent la uzură la temperaturi ridicate; Densitatea carburii de bor este foarte mică (densitatea teoretică este de doar 2,52 g/ cm3), mai ușoară decât materialele ceramice obișnuite și poate fi utilizată în câmpul aerospațial; Carbura de bor are o capacitate puternică de absorbție a neutronilor, o stabilitate termică bună și un punct de topire de 2450 ° C, deci este utilizat și pe scară largă în industria nucleară. Capacitatea de absorbție a neutronilor a neutronului poate fi îmbunătățită în continuare prin adăugarea elementelor B; Materialele de carbură de bor cu morfologie și structură specifice au, de asemenea, proprietăți fotoelectrice speciale; În plus, carbura de bor are un punct de topire ridicat, un modul elastic ridicat, un coeficient de expansiune scăzută și bun aceste avantaje îl fac un material potențial de aplicație în multe domenii precum metalurgia, industria chimică, mașinile, industria aerospațială și militară. De exemplu, piese rezistente la coroziune și rezistente la uzură, făcând armuri rezistente la gloanțe, tije de control al reactorului și elemente termoelectrice etc.
În ceea ce privește proprietățile chimice, carbura de bor nu reacționează cu acizi, alcali și cei mai mulți compuși anorganici la temperatura camerei și reacționează cu greu cu gazele de oxigen și halogen la temperatura camerei, iar proprietățile sale chimice sunt stabile. În plus, pulberea de carbură de bor este activată de halogen ca agent de boring din oțel, iar borul este infiltrat pe suprafața oțelului pentru a forma o peliculă de bori de fier, sporind astfel rezistența și rezistența la uzură a materialului, iar proprietățile sale chimice sunt excelente.
Știm cu toții că natura materialului determină utilizarea, deci în ce aplicații are pulbere de carbură a borului să aibă performanțe deosebite?Inginerii centrului de cercetare și dezvoltare dinUrbanmine Tech.Co., Ltd. a făcut următorul rezumat.
Aplicareacarbură de bor
1.. Carbură de bor este utilizată ca lustruire abrazivă
Aplicarea carburii de bor ca abraziv este utilizată în principal pentru măcinarea și lustruirea safirului. Printre materialele superhard, duritatea carburii de bor este mai bună decât cea a oxidului de aluminiu și a carburii de siliciu, în al doilea rând doar la nitrura de bor cu diamant și cub. Sapphire este cel mai ideal material de substrat pentru semiconductor GaN/AL 2 O3 diode care emit ușor (LED-uri), circuite integrate la scară largă SOI și SOS și filme de nanostructura superconductoare. Netezimea suprafeței este foarte mare și nu trebuie să fie ultra netedă, nici un grad de deteriorare. Datorită rezistenței ridicate și a durității ridicate a cristalului de safir (Duritatea Mohs 9), a adus dificultăți mari pentru procesarea întreprinderilor.
Din perspectiva materialelor și a măcinatului, cele mai bune materiale pentru procesarea și șlefuirea cristalelor de safir sunt diamantul sintetic, carbura de bor, carbura de siliciu și dioxidul de siliciu. Duritatea diamantului artificial este prea mare (Duritatea Mohs 10) atunci când măcinați placa de safir, va zgâria suprafața, va afecta transmisia ușoară a plafonului, iar prețul este scump; După tăierea carburii de siliciu, rugozitatea RA este de obicei ridicată, iar planeitatea este slabă; Cu toate acestea, duritatea siliceului nu este suficientă (Duritatea Mohs 7), iar forța de măcinare este slabă, ceea ce consumă timp și consumator de muncă în procesul de măcinare. Prin urmare, abrazivul carbului de bor (Duritatea Mohs 9.3) a devenit cel mai ideal material pentru procesarea și șlefuirea cristalelor de safir și are performanțe excelente în măcinarea cu două fețe a napolitanelor de safir și subțierea spatelui și lustruirea navelor epitaxiale pe bază de safir.
De menționat că, atunci când carbura de bor este peste 600 ° C, suprafața va fi oxidată în peliculă B2O3, ceea ce o va înmuia într -o anumită măsură, astfel încât nu este potrivit pentru măcinarea uscată la temperaturi prea ridicate în aplicații abrazive, doar potrivită pentru șlefuirea lichidului de șlefuire. Cu toate acestea, această proprietate împiedică oxidarea B4C în continuare, ceea ce face ca aceasta să aibă avantaje unice în aplicarea materialelor refractare.
2. Aplicare în materiale refractare
Carbura de bor are caracteristicile anti-oxidarea și rezistența la temperaturi ridicate. În general, este utilizat ca materiale refractare în formă avansată și nesfârșită și este utilizată pe scară largă în diverse câmpuri de metalurgie, cum ar fi sobele de oțel și mobilierul de cuptor.
Având în vedere că nevoile de economisire a energiei și reducerea consumului în industria fierului și a oțelului și topirea oțelului cu conținut scăzut de carbon și oțelul de carbon ultra-scăzut, cercetarea și dezvoltarea cărămizilor cu magnezie-carbon cu conținut scăzut de carbon (în general <8% conținut de carbon), cu performanțe excelente au atras din ce în ce mai multă atenție din industriile interne și străine. În prezent, performanța cărămizilor cu magnezie-carbon cu conținut scăzut de carbon este, în general, îmbunătățită prin îmbunătățirea structurii de carbon legate, optimizând structura matricei a cărămizilor cu magnezie-carbon și adăugarea de antioxidanți de înaltă eficiență. Printre aceștia, se folosește carbonul grafitizat compus din carbură de bor de calitate industrială și parțial negru grafitizat de carbon. Pulberea compusă neagră, folosită ca sursă de carbon și antioxidant pentru cărămizi cu magnezie-carbon cu conținut scăzut de carbon, a obținut rezultate bune.
Deoarece carbura de bor se va înmuia într -o anumită măsură la temperaturi ridicate, acesta poate fi atașat la suprafața altor particule de material. Chiar dacă produsul este densificat, filmul de oxid B2O3 de la suprafață poate forma o anumită protecție și poate juca un rol anti-oxidare. În același timp, deoarece cristalele coloane generate de reacție sunt distribuite în matricea și golurile materialului refractar, porozitatea este redusă, rezistența la temperatură medie este îmbunătățită, iar volumul cristalelor generate se extinde, ceea ce poate vindeca contracția volumului și poate reduce fisurile.
3. Materiale rezistente la gloanțe utilizate pentru îmbunătățirea apărării naționale
Datorită durității sale ridicate, a rezistenței ridicate, a gravitației specifice mici și a nivelului ridicat de rezistență balistică, carbura de bor este în special în conformitate cu tendința materialelor ușoare rezistente la gloanțe. Este cel mai bun material rezistent la gloanțe pentru protecția aeronavelor, vehiculelor, armurii și corpurilor umane; în prezent,Unele țăriau propus cercetarea armurilor anti-balistice a carburii de bor cu costuri reduse, urmărind promovarea utilizării pe scară largă a armurii anti-balistice a carburilor de bor în industria apărării.
4. Aplicare în industria nucleară
Carbura de bor are o secțiune transversală de absorbție a neutronilor și un spectru de energie largă de neutroni și este recunoscut la nivel internațional drept cel mai bun absorbant de neutroni pentru industria nucleară. Printre ele, secțiunea termică a izotopului Boron-10 este de până la 347 × 10-24 cm2, în al doilea rând doar la câteva elemente precum Gadolinium, Samarium și Cadmiu și este un absorbant eficient de neutroni termici. În plus, carbura de bor este bogată în resurse, rezistente la coroziune, o bună stabilitate termică, nu produce izotopi radioactivi și are o energie secundară scăzută cu raze secundare, astfel încât carbura de bor este utilizată pe scară largă ca materiale de control și materiale de protecție în reactoarele nucleare.
De exemplu, în industria nucleară, reactorul răcit cu gaz cu temperatură ridicată folosește un sistem de închidere a bilei care absorb bor ca al doilea sistem de oprire. În cazul unui accident, când primul sistem de oprire eșuează, cel de -al doilea sistem de oprire folosește un număr mare de pelete de carbură de bor, căderea liberă în canalul stratului reflectorizant al miezului de reactor etc., pentru a închide reactorul și a realiza oprirea la rece, în care mingea absorbantă este o bilă de grafit care conține carbură borron. Principala funcție a miezului de carbură a borului în reactorul răcit cu gaz cu temperaturi ridicate este de a controla puterea și siguranța reactorului. Cărămida de carbon este impregnată cu material de absorbție a neutronului carburii de bor, ceea ce poate reduce iradierea neutronilor a vasului de presiune a reactorului.
În prezent, materialele boride pentru reactoarele nucleare includ în principal următoarele materiale: carbură de bor (tije de control, tije de ecranare), acid boric (moderator, lichid de răcire), oțel de bor (tije de control și materiale de depozitare pentru combustibil nuclear și deșeuri nucleare), Boron Europium (material de otravă arsură nuclear), etc.