A bór-karbid egy fémes fényű fekete kristály, más néven fekete gyémánt, amely a szervetlen nemfémes anyagok közé tartozik.Jelenleg mindenki ismeri a bór-karbid anyagát, ami a golyóálló páncél alkalmazásának köszönhető, mivel a kerámia anyagok közül a legkisebb sűrűségű, előnyei a nagy rugalmassági modulus és a nagy keménység, és jó felhasználást tesz lehetővé. mikrotörés a lövedékek elnyeléséhez.Az energia hatása, a terhelés lehető legalacsonyabb tartása mellett.Valójában azonban a bór-karbid számos más egyedi tulajdonsággal is rendelkezik, amelyek fontos szerepet játszhatnak a csiszolóanyagokban, a tűzálló anyagokban, a nukleáris iparban, a repülőgépiparban és más területeken.
Tulajdonságaibór-karbid
Fizikai tulajdonságait tekintve a bór-karbid keménysége csak a gyémánt és köbös bór-nitrid után van, és magas hőmérsékleten is nagy szilárdságot tud fenntartani, amely ideális magas hőmérsékletű kopásálló anyagként használható;a bór-karbid sűrűsége nagyon kicsi (az elméleti sűrűség mindössze 2,52 g/cm3), könnyebb, mint a közönséges kerámia anyagok, és az űrkutatásban használható;A bór-karbid erős neutronelnyelő képességgel, jó termikus stabilitással és 2450 °C-os olvadásponttal rendelkezik, ezért a nukleáris iparban is széles körben használják.A neutron neutronelnyelő képessége tovább javítható B elemek hozzáadásával;A sajátos morfológiájú és szerkezetű bór-karbid anyagok speciális fotoelektromos tulajdonságokkal is rendelkeznek;Ezenkívül a bór-karbid magas olvadásponttal, nagy rugalmassági modulussal, alacsony tágulási együtthatóval és jó Ezek az előnyök potenciális alkalmazási anyaggá teszik számos területen, például a kohászatban, a vegyiparban, a gépiparban, a repülőgépiparban és a hadiiparban.Például korrózióálló és kopásálló alkatrészek, golyóálló páncélok készítése, reaktorvezérlő rudak és termoelektromos elemek stb.
Kémiai tulajdonságait tekintve a bór-karbid szobahőmérsékleten nem lép reakcióba savakkal, lúgokkal és a legtöbb szervetlen vegyülettel, szobahőmérsékleten oxigénnel és halogéngázokkal alig lép reakcióba, kémiai tulajdonságai stabilak.Ezenkívül a bór-karbid port halogénnel aktiválják, mint acélboridáló szert, és a bór az acél felületére beszivárogva vas-borid filmet képez, ezáltal fokozza az anyag szilárdságát és kopásállóságát, kémiai tulajdonságai pedig kiválóak.
Mindannyian tudjuk, hogy az anyag jellege határozza meg a felhasználást, így milyen alkalmazásokban nyújt kiemelkedő teljesítményt a bórkarbid por?A K+F központ mérnökeiUrbanMines Tech.Co., Ltd. az alábbi összefoglalót készítette.
Felhasználásabór-karbid
1. A bór-karbidot polírozó csiszolóanyagként használják
A bór-karbid csiszolóanyagként történő alkalmazását főként zafír csiszolására és polírozására használják.A szuperkemény anyagok közül a bór-karbid keménysége jobb, mint az alumínium-oxidé és a szilícium-karbidé, csak a gyémánt és a köbös bór-nitrid után.A zafír a legideálisabb hordozóanyag a félvezető GaN/Al 2 O3 fénykibocsátó diódákhoz (LED-ekhez), a nagyméretű SOI és SOS integrált áramkörökhöz, valamint a szupravezető nanoszerkezetű filmekhez.A felület simasága nagyon magas, és rendkívül simának kell lennie. Nincs sérülés.A zafírkristály nagy szilárdsága és nagy keménysége (Mohs keménység 9) miatt nagy nehézségeket okozott a feldolgozó vállalkozások számára.
Anyagok és köszörülés szempontjából a legjobb anyagok a zafírkristályok feldolgozásához és csiszolásához a szintetikus gyémánt, a bór-karbid, a szilícium-karbid és a szilícium-dioxid.A mesterséges gyémánt keménysége túl magas (Mohs-keménység 10) a zafír ostya csiszolásakor, megkarcolja a felületet, befolyásolja az ostya fényáteresztő képességét, és az ára drága;a szilícium-karbid vágása után az RA érdesség általában magas és a síkosság gyenge;A szilícium-dioxid keménysége azonban nem elég (Mohs-keménység 7), az őrlési erő pedig gyenge, ami idő- és munkaigényes az őrlési folyamatban.Ezért a bór-karbid csiszolóanyag (Mohs-keménység 9,3) lett a legideálisabb anyag a zafírkristályok feldolgozásához és őrléséhez, és kiváló teljesítményt nyújt a zafírlapkák kétoldalas őrlésében, valamint a zafír alapú LED-es epitaxiális lapkák visszahígításában és polírozásában.
Érdemes megemlíteni, hogy ha a bór-karbid hőmérséklete 600 °C felett van, akkor a felület B2O3 filmmé oxidálódik, ami bizonyos mértékig meglágyítja, ezért nem alkalmas túl magas hőmérsékletű száraz csiszolásra koptató alkalmazásoknál, csak alkalmas. folyékony csiszoláshoz.Ez a tulajdonság azonban megakadályozza a B4C további oxidációját, így egyedülálló előnyökkel rendelkezik a tűzálló anyagok alkalmazásában.
2. Alkalmazás tűzálló anyagokban
A bór-karbid antioxidáció- és magas hőmérséklet-állósággal rendelkezik.Általában fejlett formázott és formálatlan tűzálló anyagokként használják, és széles körben használják a kohászat különböző területein, például acél kályhákban és kemencebútorokban.
A vas- és acélipar energiatakarékossági és fogyasztáscsökkentési igényeivel, valamint az alacsony szén-dioxid-kibocsátású acél és az ultraalacsony szén-dioxid-kibocsátású acél olvasztásával az alacsony szén-dioxid-kibocsátású magnézia-szén téglák kutatása és fejlesztése (általában <8% széntartalommal) kiváló teljesítménnyel egyre nagyobb figyelmet keltett a hazai és külföldi iparágak részéről.Jelenleg az alacsony szén-dioxid-kibocsátású magnézia-szén téglák teljesítményét általában javítják a kötött szénszerkezet javításával, a magnézium-szén téglák mátrixszerkezetének optimalizálásával és nagy hatékonyságú antioxidánsok hozzáadásával.Közülük ipari minőségű bór-karbidból és részben grafitizált koromból álló grafitizált szenet használnak.A fekete kompozit por, amelyet szénforrásként és antioxidánsként használnak az alacsony széntartalmú magnézia-szén téglákhoz, jó eredményeket ért el.
Mivel a bór-karbid bizonyos mértékig meglágyul magas hőmérsékleten, más anyagrészecskék felületéhez kapcsolódhat.Még ha a termék sűrűsödik is, a felületén lévő B2O3 oxidfilm bizonyos védelmet képezhet, és antioxidáns szerepet játszhat.Ugyanakkor, mivel a reakció során keletkező oszlopos kristályok eloszlanak a tűzálló anyag mátrixában és hézagaiban, csökken a porozitás, javul a középhőmérséklet-szilárdság, és a keletkező kristályok térfogata kitágul, ami javíthatja a térfogatot. zsugorodik és csökkenti a repedéseket.
3. A honvédelem fokozására használt golyóálló anyagok
A bór-karbid nagy keménysége, nagy szilárdsága, kis fajsúlya és magas ballisztikai ellenállása miatt különösen megfelel a könnyű golyóálló anyagok trendjének.Ez a legjobb golyóálló anyag a repülőgépek, járművek, páncélok és emberi testek védelmére;jelenleg,Néhány országalacsony költségű bór-karbid ballisztikus páncélzat elleni kutatást javasoltak, amelyek célja a bór-karbid ballisztikus elleni páncélok széles körű alkalmazásának elősegítése a védelmi iparban.
4. Alkalmazás a nukleáris iparban
A bór-karbid nagy neutronabszorpciós keresztmetszetű és széles neutronenergia-spektrummal rendelkezik, és nemzetközileg elismert a nukleáris ipar legjobb neutronelnyelőjeként.Közülük a bór-10 izotóp termikus szakasza eléri a 347 × 10-24 cm2-t, ami csak néhány elem, például gadolínium, szamárium és kadmium után következik be, és hatékony termikus neutronelnyelő.Emellett a bór-karbid erőforrásokban gazdag, korrózióálló, jó hőstabilitású, nem termel radioaktív izotópokat, és alacsony a másodlagos sugárzási energiája, ezért a bór-karbidot széles körben használják vezérlőanyagként és védőanyagként az atomreaktorokban.
Például a nukleáris iparban a magas hőmérsékletű gázhűtéses reaktor második leállítási rendszerként bór elnyelő golyós leállító rendszert használ.Baleset esetén, amikor az első leállító rendszer meghibásodik, a második leállító rendszer nagyszámú bór-karbid pelletet használ Szabadesés a reaktormag fényvisszaverő rétegének csatornájába stb. a reaktor leállításához és a hideg megvalósításához leállás, ahol az elnyelő golyó egy bór-karbidot tartalmazó grafitgolyó.A magas hőmérsékletű gázhűtéses reaktorban a bór-karbid mag fő funkciója a reaktor teljesítményének és biztonságának szabályozása.A széntégla bór-karbid neutronelnyelő anyaggal van impregnálva, ami csökkentheti a reaktor nyomástartó edényének neutronbesugárzását.
Jelenleg az atomreaktorok borid anyagai főként a következő anyagokat tartalmazzák: bór-karbid (szabályozó rudak, árnyékoló rudak), bórsav (moderátor, hűtőfolyadék), bóracél (szabályozó rudak és nukleáris üzemanyag és nukleáris hulladék tárolóanyagai), bór-europium (mag éghető méreganyag) stb.