Karbid bóru je čierny kryštál s kovovým leskom, známy aj ako čierny diamant, ktorý patrí medzi anorganické nekovové materiály. V súčasnosti každý pozná materiál karbidu bóru, čo môže byť spôsobené aplikáciou nepriestrelného pancierovania, pretože má najnižšiu hustotu spomedzi keramických materiálov, má výhody vysokého modulu pružnosti a vysokej tvrdosti a môže dosiahnuť dobré využitie. mikrofraktúry na absorbovanie projektilov. Vplyv energie pri čo najnižšej záťaži. Ale v skutočnosti má karbid bóru mnoho ďalších jedinečných vlastností, vďaka ktorým môže hrať dôležitú úlohu v brúsnych materiáloch, žiaruvzdorných materiáloch, jadrovom priemysle, letectve a iných oblastiach.
Vlastnostikarbid bóru
Z hľadiska fyzikálnych vlastností je tvrdosť karbidu bóru až po diamante a kubickom nitride bóru a stále si dokáže udržať vysokú pevnosť pri vysokých teplotách, čo sa dá použiť ako ideálny vysokoteplotný materiál odolný voči opotrebovaniu; hustota karbidu bóru je veľmi malá (teoretická hustota je len 2,52 g/cm3), ľahšia ako bežné keramické materiály a môže byť použitá v oblasti letectva; Karbid bóru má silnú schopnosť absorpcie neutrónov, dobrú tepelnú stabilitu a teplotu topenia 2450 ° C, takže je tiež široko používaný v jadrovom priemysle. Absorpčnú schopnosť neutrónov je možné ďalej zlepšiť pridaním prvkov B; materiály z karbidu bóru so špecifickou morfológiou a štruktúrou majú tiež špeciálne fotoelektrické vlastnosti; okrem toho má karbid bóru vysoký bod topenia, vysoký modul pružnosti, nízky koeficient rozťažnosti a dobré Tieto výhody z neho robia potenciálny aplikačný materiál v mnohých oblastiach, ako je metalurgia, chemický priemysel, strojárstvo, letecký a vojenský priemysel. Napríklad diely odolné voči korózii a opotrebeniu, výroba nepriestrelného panciera, riadiace tyče reaktora a termoelektrické prvky atď.
Pokiaľ ide o chemické vlastnosti, karbid bóru pri izbovej teplote nereaguje s kyselinami, zásadami a väčšinou anorganických zlúčenín a pri izbovej teplote takmer nereaguje s kyslíkom a halogénovými plynmi a jeho chemické vlastnosti sú stabilné. Okrem toho je prášok karbidu bóru aktivovaný halogénom ako činidlom na boridovanie ocele a bór je infiltrovaný na povrchu ocele za vzniku filmu boridu železa, čím sa zvyšuje pevnosť a odolnosť materiálu proti opotrebeniu a jeho chemické vlastnosti sú vynikajúce.
Všetci vieme, že povaha materiálu určuje použitie, takže v ktorých aplikáciách má prášok karbidu bóru vynikajúci výkon?Inžinieri výskumného a vývojového centraUrbanMines Tech.Co., Ltd. urobila nasledovné zhrnutie.
Aplikácia zkarbid bóru
1. Karbid bóru sa používa ako brusivo na leštenie
Aplikácia karbidu bóru ako brusiva sa používa hlavne na brúsenie a leštenie zafíru. Medzi supertvrdými materiálmi je tvrdosť karbidu bóru lepšia ako tvrdosť oxidu hlinitého a karbidu kremíka, na druhom mieste za diamantom a kubickým nitridom bóru. Zafír je najideálnejší substrátový materiál pre polovodičové GaN/Al 2 O3 svetelné diódy (LED), rozsiahle integrované obvody SOI a SOS a supravodivé nanoštruktúrne filmy. Hladkosť povrchu je veľmi vysoká a musí byť ultra hladká Bez stupňa poškodenia. Vďaka vysokej pevnosti a vysokej tvrdosti zafírového sklíčka (tvrdosť podľa Mohsa 9) to prinieslo spracovateľským podnikom veľké ťažkosti.
Z hľadiska materiálov a brúsenia sú najlepšie materiály na spracovanie a brúsenie zafírových kryštálov syntetický diamant, karbid bóru, karbid kremíka a oxid kremičitý. Tvrdosť umelého diamantu je príliš vysoká (tvrdosť podľa Mohsa 10) pri brúsení zafírového plátku poškriabe povrch, ovplyvní priepustnosť svetla plátku a cena je drahá; po rezaní karbidu kremíka je drsnosť RA zvyčajne vysoká a rovinnosť je nízka; Tvrdosť oxidu kremičitého však nie je dostatočná (tvrdosť podľa Mohsa 7) a brúsna sila je slabá, čo je v procese brúsenia časovo a pracovne náročné. Preto sa brusivo z karbidu bóru (tvrdosť podľa Mohsa 9,3) stalo najideálnejším materiálom na spracovanie a brúsenie zafírových kryštálov a má vynikajúci výkon pri obojstrannom brúsení zafírových doštičiek a spätnom stenčovaní a leštení LED epitaxných doštičiek na báze zafíru.
Za zmienku stojí, že pri teplote karbidu bóru nad 600°C sa povrch zoxiduje na film B2O3, ktorý ho do určitej miery zmäkne, preto nie je vhodný na suché brúsenie pri príliš vysokej teplote pri abrazívnych aplikáciách, vhodné len na leštenie tekutej brúsky. Táto vlastnosť však zabraňuje ďalšej oxidácii B4C, vďaka čomu má jedinečné výhody pri aplikácii žiaruvzdorných materiálov.
2. Aplikácia v žiaruvzdorných materiáloch
Karbid bóru má antioxidačné vlastnosti a odolnosť voči vysokej teplote. Všeobecne sa používa ako pokrokové tvarované a netvarované žiaruvzdorné materiály a je široko používaný v rôznych oblastiach metalurgie, ako sú oceľové kachle a pecný nábytok.
S potrebou úspory energie a zníženia spotreby v železiarskom a oceliarskom priemysle a tavením nízkouhlíkovej ocele a ultranízkouhlíkovej ocele sa výskum a vývoj nízkouhlíkových magnézio-uhlíkových tehál (vo všeobecnosti <8 % obsahu uhlíka) s vynikajúcim výkonom priťahuje čoraz väčšiu pozornosť domáceho a zahraničného priemyslu. V súčasnosti sa výkonnosť nízkouhlíkových magnézio-uhlíkových tehál vo všeobecnosti zlepšuje zlepšením viazanej uhlíkovej štruktúry, optimalizáciou matricovej štruktúry magnéziovo-uhlíkových tehál a pridaním vysoko účinných antioxidantov. Medzi nimi sa používa grafitizovaný uhlík zložený z priemyselného karbidu bóru a čiastočne grafitizovaných sadzí. Čierny kompozitný prášok, používaný ako zdroj uhlíka a antioxidant pre nízkouhlíkové magnéziovo-uhlíkové tehly, dosiahol dobré výsledky.
Pretože karbid bóru pri vysokej teplote do určitej miery zmäkne, môže sa prichytiť na povrch častíc iného materiálu. Aj keď je produkt zahustený, film oxidu B2O3 na povrchu môže vytvárať určitú ochranu a zohrávať antioxidačnú úlohu. Súčasne, pretože stĺpcové kryštály generované reakciou sú distribuované v matrici a medzerách žiaruvzdorného materiálu, pórovitosť sa znižuje, pevnosť pri strednej teplote sa zlepšuje a objem vytvorených kryštálov sa rozširuje, čo môže zaceliť objem. zmršťovanie a redukciu trhlín.
3. Nepriestrelné materiály používané na posilnenie národnej obrany
Vďaka vysokej tvrdosti, vysokej pevnosti, malej špecifickej hmotnosti a vysokej úrovni balistickej odolnosti je karbid bóru predovšetkým v súlade s trendom ľahkých nepriestrelných materiálov. Je to najlepší nepriestrelný materiál na ochranu lietadiel, vozidiel, brnení a ľudských tiel; momentálne,Niektoré krajinynavrhli nízkonákladový výskum antibalistického pancierovania z karbidu bóru s cieľom podporiť rozsiahle používanie antibalistického pancierovania z karbidu bóru v obrannom priemysle.
4. Aplikácia v jadrovom priemysle
Karbid bóru má vysoký prierez absorpcie neutrónov a široké spektrum energie neutrónov a je medzinárodne uznávaný ako najlepší absorbér neutrónov pre jadrový priemysel. Medzi nimi je tepelná sekcia izotopu bóru-10 až 347 × 10-24 cm2, na druhom mieste po niekoľkých prvkoch, ako je gadolínium, samárium a kadmium, a je účinným absorbérom tepelných neutrónov. Okrem toho je karbid bóru bohatý na zdroje, je odolný voči korózii, má dobrú tepelnú stabilitu, neprodukuje rádioaktívne izotopy a má nízku energiu sekundárnych lúčov, takže karbid bóru je široko používaný ako kontrolné materiály a tieniace materiály v jadrových reaktoroch.
Napríklad v jadrovom priemysle používa vysokoteplotný plynom chladený reaktor ako druhý odstavovací systém bór absorbujúci guľový vypínací systém. V prípade havárie, kedy prvý odstavovací systém zlyhá, druhý odstavovací systém využíva veľké množstvo peliet karbidu bóru voľným pádom do kanála reflexnej vrstvy aktívnej zóny reaktora atď. na odstavenie reaktora a realizáciu chladu. vypnutie, pričom absorbujúca guľôčka je grafitová guľôčka obsahujúca karbid bóru. Hlavnou funkciou jadra z karbidu bóru vo vysokoteplotnom plynom chladenom reaktore je riadenie výkonu a bezpečnosti reaktora. Uhlíková tehla je impregnovaná materiálom absorbujúcim neutróny karbidu bóru, ktorý môže znížiť ožiarenie tlakovej nádoby reaktora neutrónmi.
V súčasnosti medzi boridové materiály pre jadrové reaktory patria najmä tieto materiály: karbid bóru (riadiace tyče, tieniace tyče), kyselina boritá (moderátor, chladivo), bórová oceľ (riadiace tyče a skladovacie materiály pre jadrové palivo a jadrový odpad), bór európium (jadrový horľavý jedový materiál) atď.