Bor karbür, inorganik metalik olmayan malzemelere ait, siyah elmas olarak da bilinen, metalik parlaklığa sahip siyah bir kristaldir. Şu anda herkes, seramik malzemeler arasında en düşük yoğunluğa sahip olması, yüksek elastik modül ve yüksek sertlik avantajlarına sahip olması ve iyi bir kullanım elde edebilmesi nedeniyle kurşun geçirmez zırh uygulamasından kaynaklanabilecek bor karbür malzemesine aşinadır. Mermileri absorbe etmek için mikro kırılma. Yükü mümkün olduğu kadar düşük tutarken enerjinin etkisi. Ancak aslında bor karbürün, aşındırıcılar, refrakter malzemeler, nükleer endüstri, havacılık ve diğer alanlarda önemli bir rol oynamasını sağlayacak birçok benzersiz özelliği vardır.
Özellikleribor karbür
Fiziksel özellikler açısından, bor karbürün sertliği yalnızca elmas ve kübik bor nitrürden sonradır ve yüksek sıcaklıklarda aşınmaya dayanıklı ideal bir malzeme olarak kullanılabilen yüksek sıcaklıklarda hala yüksek mukavemeti koruyabilir; bor karbürün yoğunluğu çok küçüktür (teorik yoğunluk yalnızca 2,52 g/cm3'tür), sıradan seramik malzemelerden daha hafiftir ve havacılık alanında kullanılabilir; bor karbür, güçlü bir nötron emme kabiliyetine, iyi bir termal stabiliteye ve 2450 ° C erime noktasına sahiptir, bu nedenle nükleer endüstride de yaygın olarak kullanılmaktadır. Nötronun nötron soğurma yeteneği, B elemanları eklenerek daha da geliştirilebilir; spesifik morfoloji ve yapıya sahip bor karbür malzemeler aynı zamanda özel fotoelektrik özelliklere de sahiptir; Ayrıca bor karbür, yüksek erime noktasına, yüksek elastik modüle, düşük genleşme katsayısına ve iyi bir yapıya sahiptir. Bu avantajlar onu metalurji, kimya endüstrisi, makine, havacılık ve askeri endüstri gibi birçok alanda potansiyel bir uygulama malzemesi haline getirmektedir. Örneğin korozyona dayanıklı ve aşınmaya dayanıklı parçalar, kurşun geçirmez zırh yapımı, reaktör kontrol çubukları ve termoelektrik elemanlar vb.
Kimyasal özellikler açısından bor karbür, oda sıcaklığında asitler, alkaliler ve çoğu inorganik bileşikle reaksiyona girmez, oda sıcaklığında oksijen ve halojen gazları ile neredeyse hiç reaksiyona girmez ve kimyasal özellikleri stabildir. Ek olarak, bor karbür tozu, çelik borürleme maddesi olarak halojen ile aktive edilir ve bor, bir demir borür filmi oluşturmak için çeliğin yüzeyine sızar, böylece malzemenin mukavemeti ve aşınma direnci artar ve kimyasal özellikleri mükemmeldir.
Hepimiz malzemenin doğasının kullanımı belirlediğini biliyoruz, peki bor karbür tozu hangi uygulamalarda üstün performansa sahiptir?Ar-Ge merkezi mühendisleriUrbanMines Teknolojisi.Co., Ltd. aşağıdaki özeti yaptı.
Uygulamasıbor karbür
1. Parlatıcı aşındırıcı olarak bor karbür kullanılır
Bor karbürün aşındırıcı olarak uygulanması esas olarak safirin taşlanması ve parlatılması için kullanılır. Süper sert malzemeler arasında bor karbürün sertliği alüminyum oksit ve silisyum karbürden daha iyidir ve elmas ve kübik bor nitrürden sonra ikinci sıradadır. Safir, yarı iletken GaN/Al2O3 ışık yayan diyotlar (LED'ler), büyük ölçekli entegre devreler SOI ve SOS ve süper iletken nanoyapı filmleri için en ideal alt katman malzemesidir. Yüzeyin pürüzsüzlüğü çok yüksektir ve ultra pürüzsüz olmalıdır. Hasar derecesi yoktur. Safir kristalin yüksek mukavemeti ve yüksek sertliği (Mohs sertliği 9) nedeniyle işleme işletmelerine büyük zorluklar getirmiştir.
Malzemeler ve öğütme açısından bakıldığında safir kristallerin işlenmesi ve öğütülmesi için en iyi malzemeler sentetik elmas, bor karbür, silisyum karbür ve silisyum dioksittir. Safir levhanın taşlanması sırasında yapay elmasın sertliği çok yüksektir (Mohs sertliği 10), yüzeyi çizer, levhanın ışık geçirgenliğini etkiler ve fiyatı pahalıdır; Silisyum karbür kesildikten sonra RA pürüzlülüğü genellikle yüksektir ve düzlük zayıftır; Ancak silikanın sertliği yeterli değildir (Mohs sertliği 7) ve öğütme kuvveti zayıftır, bu da öğütme işleminde zaman alıcı ve emek yoğun bir işlemdir. Bu nedenle bor karbür aşındırıcı (Mohs sertliği 9.3), safir kristallerin işlenmesi ve taşlanması için en ideal malzeme haline gelmiştir ve safir levhaların çift taraflı taşlanmasında ve safir bazlı LED epitaksiyel levhaların arka inceltilmesi ve parlatılmasında mükemmel performansa sahiptir.
Bor karbürün 600 °C'nin üzerinde olması durumunda yüzeyin B2O3 filmine oksitleneceğini ve bunun da onu bir dereceye kadar yumuşatacağını, dolayısıyla aşındırıcı uygulamalarda çok yüksek sıcaklıkta kuru taşlama için uygun olmadığını, yalnızca uygun olduğunu belirtmekte fayda var. sıvı taşlamanın parlatılması için. Ancak bu özellik B4C'nin daha fazla oksitlenmesini önleyerek refrakter malzemelerin uygulanmasında benzersiz avantajlara sahip olmasını sağlar.
2. Refrakter malzemelerde uygulama
Bor karbür, anti-oksidasyon ve yüksek sıcaklık dayanımı özelliklerine sahiptir. Genellikle gelişmiş şekilli ve şekilsiz refrakter malzemeler olarak kullanılmakta olup, çelik sobalar ve fırın mobilyaları gibi metalurjinin çeşitli alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Demir-çelik endüstrisindeki enerji tasarrufu ve tüketimin azaltılması ve düşük karbonlu çelik ile ultra düşük karbonlu çeliğin eritilmesi ihtiyaçları doğrultusunda, düşük karbonlu manyezit-karbon tuğlaların (genellikle <%8 karbon içeriği) araştırılması ve geliştirilmesi mükemmel performansıyla yerli ve yabancı endüstrilerin giderek daha fazla ilgisini çekmektedir. Şu anda, düşük karbonlu magnezya-karbon tuğlalarının performansı genellikle bağlı karbon yapısının iyileştirilmesi, magnezya-karbon tuğlaların matris yapısının optimize edilmesi ve yüksek verimli antioksidanların eklenmesiyle geliştirilmektedir. Bunlar arasında, endüstriyel kalitede bor karbürden ve kısmen grafitleştirilmiş karbon siyahından oluşan grafitleştirilmiş karbon kullanılır. Düşük karbonlu magnezya-karbon tuğlaları için karbon kaynağı ve antioksidan olarak kullanılan siyah kompozit tozu iyi sonuçlar elde etti.
Bor karbür yüksek sıcaklıkta belli oranda yumuşayacağından diğer malzeme parçacıklarının yüzeyine tutunabilir. Ürün yoğunlaşmış olsa bile yüzeydeki B2O3 oksit filmi belirli bir koruma oluşturabilir ve oksidasyon önleyici bir rol oynayabilir. Aynı zamanda, reaksiyon tarafından üretilen sütunlu kristaller, refrakter malzemenin matrisinde ve boşluklarında dağıtıldığından, gözeneklilik azalır, orta sıcaklık dayanımı artar ve üretilen kristallerin hacmi genişler, bu da hacmi iyileştirebilir. büzülmeyi ve çatlakları azaltır.
3. Ulusal savunmayı geliştirmek için kullanılan kurşun geçirmez malzemeler
Bor karbür, yüksek sertliği, yüksek mukavemeti, küçük özgül ağırlığı ve yüksek düzeyde balistik direnci nedeniyle özellikle hafif kurşun geçirmez malzemeler trendine uygundur. Uçakların, araçların, zırhların ve insan vücudunun korunmasında en iyi kurşun geçirmez malzemedir; şu anda,Bazı ülkelersavunma sanayinde bor karbür anti-balistik zırhın geniş ölçekli kullanımını teşvik etmeyi amaçlayan düşük maliyetli bor karbür anti-balistik zırh araştırması önerdiler.
4. Nükleer endüstride uygulama
Bor karbür, yüksek bir nötron absorpsiyon kesitine ve geniş bir nötron enerji spektrumuna sahiptir ve uluslararası alanda nükleer endüstri için en iyi nötron soğurucu olarak tanınmaktadır. Bunlar arasında bor-10 izotopunun termal bölümü 347×10-24 cm2 kadar yüksektir; gadolinyum, samaryum ve kadmiyum gibi birkaç elementten sonra ikinci sırada yer alır ve etkili bir termal nötron soğurucudur. Ayrıca bor karbür, kaynaklar açısından zengindir, korozyona dayanıklıdır, iyi termal kararlılığa sahiptir, radyoaktif izotoplar üretmez ve ikincil ışın enerjisi düşüktür, bu nedenle bor karbür, nükleer reaktörlerde kontrol malzemeleri ve koruyucu malzemeler olarak yaygın şekilde kullanılır.
Örneğin nükleer endüstride, yüksek sıcaklıkta gaz soğutmalı reaktörde ikinci kapatma sistemi olarak bor emici bilyeli kapatma sistemi kullanılır. Bir kaza durumunda, ilk kapatma sistemi arızalandığında, ikinci kapatma sistemi, reaktörü kapatmak ve soğutmayı gerçekleştirmek için çok sayıda bor karbür peletini reaktör çekirdeğinin yansıtıcı katmanının kanalına vb. Serbest düşüşle kullanır. burada emici top boron karbür içeren bir grafit toptur. Yüksek sıcaklıkta gaz soğutmalı reaktörde bor karbür çekirdeğin ana işlevi, reaktörün gücünü ve güvenliğini kontrol etmektir. Karbon tuğlası, reaktör basınç kabının nötron ışınımını azaltabilen bor karbür nötron emici malzeme ile emprenye edilmiştir.
Şu anda nükleer reaktörler için borür malzemeleri temel olarak aşağıdaki malzemeleri içermektedir: bor karbür (kontrol çubukları, koruyucu çubuklar), borik asit (moderatör, soğutucu), bor çeliği (nükleer yakıt ve nükleer atık için kontrol çubukları ve depolama malzemeleri), bor Europium (çekirdek yanabilen zehir malzemesi), vb.