Ang boron carbide ay isang itim na kristal na may metal na kinang, na kilala rin bilang itim na brilyante, na kabilang sa mga inorganikong non-metallic na materyales. Sa kasalukuyan, pamilyar ang lahat sa materyal ng boron carbide, na maaaring dahil sa paggamit ng bulletproof armor, dahil mayroon itong pinakamababang density sa mga ceramic na materyales, may mga pakinabang ng mataas na nababanat na modulus at mataas na katigasan, at maaaring makamit ang mahusay na paggamit. ng micro-fracture upang sumipsip ng mga projectiles. Ang epekto ng enerhiya, habang pinapanatili ang pagkarga bilang mababang hangga't maaari. Ngunit sa katunayan, ang boron carbide ay may maraming iba pang natatanging katangian, na maaaring gawin itong mahalagang papel sa mga abrasive, refractory na materyales, industriya ng nuklear, aerospace at iba pang larangan.
Katangian ngboron carbide
Sa mga tuntunin ng pisikal na katangian, ang katigasan ng boron carbide ay pagkatapos lamang ng brilyante at cubic boron nitride, at maaari pa rin itong mapanatili ang mataas na lakas sa mataas na temperatura, na maaaring magamit bilang isang perpektong materyal na lumalaban sa pagsusuot ng mataas na temperatura; ang density ng boron carbide ay napakaliit (theoretical density ay 2.52 g/cm3 lamang), mas magaan kaysa sa mga ordinaryong ceramic na materyales, at maaaring magamit sa larangan ng aerospace; Ang boron carbide ay may isang malakas na kakayahan sa pagsipsip ng neutron, mahusay na thermal stability, at isang melting point na 2450 ° C, kaya malawak din itong ginagamit sa industriya ng nukleyar. Ang kakayahan ng neutron sa pagsipsip ng neutron ay mapapabuti pa sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga elemento ng B; Ang mga materyales ng boron carbide na may tiyak na morpolohiya at istraktura ay mayroon ding mga espesyal na katangian ng photoelectric; bilang karagdagan, ang boron carbide ay may mataas na punto ng pagkatunaw, mataas na elastic modulus, mababang koepisyent ng pagpapalawak at mahusay Ang mga kalamangan na ito ay ginagawa itong isang potensyal na materyal sa aplikasyon sa maraming larangan tulad ng metalurhiya, industriya ng kemikal, makinarya, aerospace at industriya ng militar. Halimbawa, ang mga corrosion-resistant at wear-resistant na mga bahagi, paggawa ng bulletproof armor, reactor control rods at thermoelectric elements, atbp.
Sa mga tuntunin ng mga kemikal na katangian, ang boron carbide ay hindi tumutugon sa mga acid, alkalis at karamihan sa mga inorganic na compound sa temperatura ng silid, at halos hindi tumutugon sa oxygen at halogen gas sa temperatura ng silid, at ang mga kemikal na katangian nito ay matatag. Bilang karagdagan, ang boron carbide powder ay isinaaktibo ng halogen bilang isang bakal na boriding agent, at ang boron ay infiltrated sa ibabaw ng bakal upang bumuo ng isang iron boride film, at sa gayon ay pinahuhusay ang lakas at wear resistance ng materyal, at ang mga kemikal na katangian nito ay mahusay.
Alam nating lahat na ang likas na katangian ng materyal ay tumutukoy sa paggamit, kaya sa aling mga aplikasyon ang boron carbide powder ay may natitirang pagganap?Ang mga inhinyero ng R&D center ngUrbanMines Tech.Ginawa ng Co., Ltd. ang sumusunod na buod.
Paglalapat ngboron carbide
1. Ang boron carbide ay ginagamit bilang polishing abrasive
Ang application ng boron carbide bilang isang nakasasakit ay pangunahing ginagamit para sa paggiling at pag-polish ng sapiro. Sa mga superhard na materyales, ang tigas ng boron carbide ay mas mahusay kaysa sa aluminum oxide at silicon carbide, pangalawa lamang sa brilyante at cubic boron nitride. Ang Sapphire ay ang pinaka-perpektong substrate na materyal para sa semiconductor GaN/Al 2 O3 light-emitting diodes (LEDs), large-scale integrated circuits SOI at SOS, at superconducting nanostructure films. Ang kinis ng ibabaw ay napakataas at dapat ay napakakinis Walang antas ng pinsala. Dahil sa mataas na lakas at mataas na tigas ng sapphire crystal (Mohs hardness 9), nagdulot ito ng malaking kahirapan sa pagproseso ng mga negosyo.
Mula sa pananaw ng mga materyales at paggiling, ang pinakamahusay na mga materyales para sa pagproseso at paggiling ng mga kristal na sapiro ay sintetikong brilyante, boron carbide, silicon carbide, at silicon dioxide. Ang tigas ng artipisyal na brilyante ay masyadong mataas (Mohs hardness 10) kapag ang paggiling ng sapphire wafer, ito ay makakamot sa ibabaw, makakaapekto sa light transmittance ng wafer, at ang presyo ay mahal; pagkatapos ng pagputol ng silikon karbid, ang pagkamagaspang RA ay karaniwang mataas at ang flatness ay mahirap; Gayunpaman, ang katigasan ng silica ay hindi sapat (Mohs hardness 7), at ang puwersa ng paggiling ay mahirap, na tumatagal ng oras at masinsinang paggawa sa proseso ng paggiling. Samakatuwid, ang boron carbide abrasive (Mohs hardness 9.3) ay naging pinaka-perpektong materyal para sa pagproseso at paggiling ng mga sapphire crystal, at may mahusay na pagganap sa double-sided grinding ng sapphire wafers at back thinning at polishing ng sapphire-based LED epitaxial wafers.
Ito ay nagkakahalaga ng pagbanggit na kapag ang boron carbide ay higit sa 600 ° C, ang ibabaw ay ma-oxidized sa B2O3 film, na kung saan ay palambutin ito sa isang tiyak na lawak, kaya hindi ito angkop para sa dry grinding sa masyadong mataas na temperatura sa mga nakasasakit na aplikasyon, angkop lamang. para sa buli ng likidong giling. Gayunpaman, pinipigilan ng ari-arian na ito ang B4C na ma-oxidize pa, na ginagawa itong may natatanging mga pakinabang sa paggamit ng mga refractory na materyales.
2. Paglalapat sa mga materyales na matigas ang ulo
Ang boron carbide ay may mga katangian ng anti-oxidation at mataas na temperatura na pagtutol. Ito ay karaniwang ginagamit bilang mga advanced na hugis at hindi hugis na refractory na materyales at malawakang ginagamit sa iba't ibang larangan ng metalurhiya, tulad ng mga bakal na kalan at mga muwebles ng tapahan.
Sa mga pangangailangan ng pagtitipid ng enerhiya at pagbawas sa pagkonsumo sa industriya ng bakal at bakal at ang pagtunaw ng mababang carbon na bakal at ultra-mababang carbon na bakal, ang pananaliksik at pagbuo ng mga low-carbon magnesia-carbon brick (karaniwan ay <8% carbon content) na may mahusay na pagganap ay nakakaakit ng higit at higit na atensyon mula sa mga domestic at dayuhang industriya. Sa kasalukuyan, ang pagganap ng mga low-carbon magnesia-carbon brick ay karaniwang pinabuting sa pamamagitan ng pagpapabuti ng bonded carbon structure, pag-optimize ng matrix structure ng magnesia-carbon bricks, at pagdaragdag ng mga high-efficiency na antioxidant. Kabilang sa mga ito, ginagamit ang graphitized carbon na binubuo ng industrial-grade boron carbide at partly graphitized carbon black. Ang black composite powder, na ginamit bilang carbon source at antioxidant para sa low-carbon magnesia-carbon bricks, ay nakamit ang magagandang resulta.
Dahil ang boron carbide ay lalambot sa isang tiyak na lawak sa mataas na temperatura, maaari itong ikabit sa ibabaw ng iba pang mga particle ng materyal. Kahit na ang produkto ay densified, ang B2O3 oxide film sa ibabaw ay maaaring bumuo ng isang tiyak na proteksyon at gumaganap ng isang anti-oxidation papel. Kasabay nito, dahil ang mga columnar crystal na nabuo ng reaksyon ay ipinamamahagi sa matrix at gaps ng refractory material, ang porosity ay nabawasan, ang medium na lakas ng temperatura ay pinabuting, at ang dami ng nabuong mga kristal ay lumalawak, na maaaring pagalingin ang dami. pag-urong at bawasan ang mga bitak.
3. Mga materyales na hindi tinatablan ng bala na ginagamit upang mapahusay ang pambansang depensa
Dahil sa mataas na tigas, mataas na lakas, maliit na tiyak na gravity, at mataas na antas ng ballistic resistance, ang boron carbide ay lalo na naaayon sa trend ng magaan na mga materyales na hindi tinatablan ng bala. Ito ang pinakamahusay na materyal na hindi tinatablan ng bala para sa proteksyon ng sasakyang panghimpapawid, sasakyan, baluti, at katawan ng tao; sa kasalukuyan,Ilang bansanagmungkahi ng murang boron carbide anti-ballistic armor research, na naglalayong isulong ang malakihang paggamit ng boron carbide anti-ballistic armor sa industriya ng pagtatanggol.
4. Aplikasyon sa industriyang nuklear
Ang boron carbide ay may mataas na neutron absorption cross-section at malawak na neutron energy spectrum, at kinikilala sa buong mundo bilang pinakamahusay na neutron absorber para sa nuclear industry. Kabilang sa mga ito, ang thermal section ng boron-10 isotope ay kasing taas ng 347×10-24 cm2, pangalawa lamang sa ilang elemento tulad ng gadolinium, samarium, at cadmium, at isang mahusay na thermal neutron absorber. Bilang karagdagan, ang boron carbide ay mayaman sa mga mapagkukunan, lumalaban sa kaagnasan, mahusay na thermal stability, hindi gumagawa ng radioactive isotopes, at may mababang enerhiya ng pangalawang ray, kaya ang boron carbide ay malawakang ginagamit bilang mga control materials at shielding materials sa nuclear reactors.
Halimbawa, sa industriya ng nuklear, ang mataas na temperatura na gas-cooled na reactor ay gumagamit ng boron absorbing ball shutdown system bilang pangalawang shutdown system. Sa kaso ng isang aksidente, kapag ang unang shutdown system ay nabigo, ang pangalawang shutdown system ay gumagamit ng isang malaking bilang ng mga boron carbide pellets Libreng mahulog sa channel ng reflective layer ng reactor core, atbp., upang isara ang reactor at mapagtanto ang malamig shutdown, kung saan ang absorbing ball ay isang graphite ball na naglalaman ng boron carbide. Ang pangunahing pag-andar ng boron carbide core sa mataas na temperatura na gas-cooled na reactor ay upang makontrol ang kapangyarihan at kaligtasan ng reaktor. Ang carbon brick ay pinapagbinhi ng boron carbide neutron absorbing material, na maaaring mabawasan ang neutron irradiation ng reactor pressure vessel.
Sa kasalukuyan, ang mga materyales ng boride para sa mga nuclear reactor ay pangunahing kinabibilangan ng mga sumusunod na materyales: boron carbide (control rods, shielding rods), boric acid (moderator, coolant), boron steel (control rods at storage materials para sa nuclear fuel at nuclear waste), boron Europium (pangunahing nasusunog na lason na materyal), atbp.