Boro karburoa distira metalikoa duen kristal beltza da, diamante beltza bezala ere ezagutzen dena, material ez-metaliko ez-organikoen artean sailkatzen dena. Gaur egun, denek ezagutzen dute boro karburoaren materiala, baliteke balen aurkako armaduraren aplikazioari zor izatea, zeramikazko materialen artean dentsitate txikiena duelako, elastikotasun modulu handiaren eta gogortasun handiaren abantailak dituelako, eta mikrohausturak ondo erabil ditzakeelako jaurtigaiak xurgatzeko. Energiaren efektua, karga ahalik eta txikiena mantenduz. Baina, egia esan, boro karburoak beste propietate berezi asko ditu, eta horrek paper garrantzitsua joka dezake urratzaileetan, material errefraktarioetan, industria nuklearrean, aeroespazialean eta beste arlo batzuetan.
Ezaugarriakboro karburoa
Propietate fisikoei dagokienez, boro karburoaren gogortasuna diamantearen eta boro nitruro kubikoaren ondorengoa da soilik, eta tenperatura altuetan erresistentzia handia mantentzen du oraindik, eta hori tenperatura altuko higadura-erresistente material ideal gisa erabil daiteke; boro karburoaren dentsitatea oso txikia da (dentsitate teorikoa 2,52 g/cm3 baino ez da), ohiko zeramikazko materialak baino arinagoa da, eta aeroespazialaren arloan erabil daiteke; boro karburoak neutroien xurgapen gaitasun handia du, egonkortasun termiko ona eta 2450 °C-ko urtze-puntua, beraz, industria nuklearrean ere asko erabiltzen da. Neutroien neutroien xurgapen gaitasuna are gehiago hobetu daiteke B elementuak gehituz; morfologia eta egitura espezifikoak dituzten boro karburo materialek propietate fotoelektriko bereziak ere badituzte; gainera, boro karburoak urtze-puntu altua, elastikotasun-modulu altua, hedapen-koefiziente baxua eta propietate onak ditu. Abantaila hauek aplikazio-material potentzial bihurtzen dute hainbat arlotan, hala nola metalurgian, industria kimikoan, makinetan, aeroespazialean eta industria militarrean. Adibidez, korrosioarekiko eta higadura-erresistente diren piezak, bala-kontrako armadurak, erreaktoreen kontrol-barrak eta elementu termoelektrikoak egitea, etab.
Propietate kimikoei dagokienez, boro karburoak ez du erreakzionatzen azidoekin, alkaliekin eta konposatu ez-organiko gehienekin giro-tenperaturan, eta ia ez du erreakzionatzen oxigenoarekin eta halogeno gasekin giro-tenperaturan, eta bere propietate kimikoak egonkorrak dira. Gainera, boro karburo hautsa halogenoak aktibatzen du altzairuaren boruratze-agente gisa, eta boroa altzairuaren gainazalean sartzen da burdin boruro film bat osatzeko, horrela materialaren erresistentzia eta higadura-erresistentzia hobetuz, eta bere propietate kimikoak bikainak dira.
Badakigu materialaren izaerak erabilera zehazten duela, beraz, zein aplikaziotan du boro karburo hautsak errendimendu bikaina?I+G zentroko ingeniariekUrbanMines Tech.Co., Ltd.-k laburpen hau egin zuen.
Aplikazioaboro karburoa
1. Boro karburoa leuntzeko urratzaile gisa erabiltzen da
Boro karburoa urratzaile gisa erabiltzea batez ere zafiroa ehotzeko eta leuntzeko erabiltzen da. Material supergogorren artean, boro karburoaren gogortasuna aluminio oxidoaren eta silizio karburoarena baino hobea da, diamantearen eta boro nitruro kubikoaren atzetik bigarren postuan. Zafiroa da GaN/Al 2 O3 erdieroale diodoetarako (LED), SOI eta SOS zirkuitu integratu handietarako eta nanoegitura supereroaleko filmen substratu material aproposena. Gainazalaren leuntasuna oso handia da eta ultra-leuna izan behar da, kalterik gabe. Zafiro kristalaren erresistentzia eta gogortasun handia dela eta (Mohs gogortasuna 9), zailtasun handiak ekarri dizkie prozesatzeko enpresei.
Materialen eta ehotzearen ikuspuntutik, zafiro kristalak prozesatu eta ehotzeko material onenak diamante sintetikoa, boro karburoa, silizio karburoa eta silizio dioxidoa dira. Diamante artifizialaren gogortasuna altuegia da (Mohs gogortasuna 10); zafiro oblea ehotzean, gainazala urratuko du, oblearen argi-transmitantzian eragina izango du eta prezioa garestia da; silizio karburoa moztu ondoren, RA zimurtasuna normalean altua da eta lautasuna eskasa; Hala ere, silizearen gogortasuna ez da nahikoa (Mohs gogortasuna 7), eta ehotzeko indarra eskasa da, eta horrek denbora eta lan asko eskatzen du ehotzeko prozesuan. Hori dela eta, boro karburo urratzailea (Mohs gogortasuna 9.3) zafiro kristalak prozesatu eta ehotzeko material aproposena bihurtu da, eta errendimendu bikaina du zafiro obleen alde bikoitzeko ehotzean eta zafiroan oinarritutako LED epitaxial obleen atzetik mehetzean eta leuntzean.
Aipatzekoa da boro karburoa 600 °C-tik gora dagoenean, gainazala B2O3 film bihurtuko dela oxidatuz, eta horrek neurri batean leunduko duela, beraz, ez da egokia tenperatura altuegietan lehorrean ehotzeko aplikazio urratzaileetan, likido ehoketa leuntzeko bakarrik. Hala ere, propietate honek B4C gehiago oxidatzea eragozten du, eta horrek abantaila bereziak ematen dizkio material errefraktarioen aplikazioan.
2. Aplikazioa material errefraktarioetan
Boro karburoak oxidazioaren aurkako eta tenperatura altuko erresistentzia ezaugarriak ditu. Oro har, errefraktario material aurreratu eta formagabe gisa erabiltzen da eta metalurgiaren hainbat arlotan oso erabilia da, hala nola altzairuzko sukaldeetan eta labeko altzarietan.
Burdin eta altzairu industrian energia aurrezteko eta kontsumoa murrizteko beharrei aurre eginez, eta karbono gutxiko altzairua eta karbono oso gutxiko altzairua urtzeko beharrei aurre eginez, errendimendu bikaina duten karbono gutxiko magnesia-karbono adreiluen ikerketak eta garapenak (orokorrean <% 8ko karbono edukia) gero eta arreta handiagoa erakarri du barneko eta atzerriko industrien aldetik. Gaur egun, karbono gutxiko magnesia-karbono adreiluen errendimendua hobetzen da, oro har, lotura-karbono egitura hobetuz, magnesia-karbono adreiluen matrize-egitura optimizatuz eta eraginkortasun handiko antioxidatzaileak gehituz. Horien artean, industria-mailako boro karburoz eta partzialki grafitizatutako karbono beltzez osatutako grafitizatutako karbonoa erabiltzen da. Karbono gutxiko magnesia-karbono adreiluen karbono iturri eta antioxidatzaile gisa erabilitako hauts konposatu beltzak emaitza onak lortu ditu.
Boro karburoa tenperatura altuan neurri batean biguntzen denez, beste material partikulen gainazalean itsatsi daiteke. Produktua trinkotu arren, gainazaleko B2O3 oxido filmak babes jakin bat eratu eta oxidazioaren aurkako papera joka dezake. Aldi berean, erreakzioak sortutako kristal zutabedunak errefraktore materialaren matrizean eta hutsuneetan banatzen direnez, porositatea murrizten da, tenperatura ertaineko erresistentzia hobetzen da eta sortutako kristalen bolumena zabaltzen da, eta horrek bolumen-uzkurdura sendatu eta pitzadurak murriztu ditzake.
3. Defentsa nazionala hobetzeko erabiltzen diren bala-babeseko materialak
Gogortasun handia, erresistentzia handia, grabitate espezifiko txikia eta erresistentzia balistiko maila handia dituelako, boro karburoa bereziki bat dator bala-kontrako material arinen joerarekin. Hegazkinak, ibilgailuak, blindajea eta giza gorputzak babesteko bala-kontrako material onena da; gaur egun,Herrialde batzukBoro karburozko armadura antibalistikoa kostu txikiko ikerketa proposatu dute, defentsa industrian boro karburozko armadura antibalistikoa eskala handian erabiltzea sustatzeko helburuarekin.
4. Aplikazioa industria nuklearrean
Boro karburoak neutroien xurgapen-sekzio handia eta neutroien energia-espektro zabala ditu, eta nazioartean aitortua da industria nuklearrerako neutroien xurgatzaile onena bezala. Horien artean, boro-10 isotopoaren sekzio termikoa 347 × 10-24 cm2-koa da, gadolinioa, samarioa eta kadmioa bezalako elementu batzuen atzetik bigarren postuan, eta neutroien xurgatzaile termiko eraginkorra da. Gainera, boro karburoa baliabideetan aberatsa da, korrosioarekiko erresistentea da, egonkortasun termiko ona du, ez du isotopo erradioaktiborik sortzen eta bigarren mailako izpien energia baxua du, beraz, boro karburoa asko erabiltzen da kontrol-material eta babes-material gisa erreaktore nuklearretan.
Adibidez, industria nuklearrean, tenperatura altuko gas bidez hoztutako erreaktoreak boroa xurgatzeko bola itzaltze sistema erabiltzen du bigarren itzaltze sistema gisa. Istripu baten kasuan, lehenengo itzaltze sistemak huts egiten duenean, bigarren itzaltze sistemak boro karburo pellet kopuru handia erabiltzen du erreaktorearen nukleoaren geruza islatzailearen kanalera erortzeko, etab., erreaktorea itzaltzeko eta itzaltze hotza lortzeko, non xurgatze bola boro karburoa duen grafito bola bat den. Tenperatura altuko gas bidez hoztutako erreaktorean boro karburo nukleoaren funtzio nagusia erreaktorearen potentzia eta segurtasuna kontrolatzea da. Karbono adreilua boro karburo neutroien xurgatzaile materialarekin bustita dago, eta horrek erreaktorearen presio ontziaren neutroien irradiazioa murriztu dezake.
Gaur egun, erreaktore nuklearretarako boruro materialen artean, batez ere, material hauek daude: boro karburoa (kontrol-barrak, babes-barrak), azido borikoa (moderatzailea, hozgarria), boro altzairua (erregai nuklearra eta hondakin nuklearrak kontrolatzeko barrak eta biltegiratzeko materialak), boro europioa (nukleoan erre daitekeen pozoi-materiala), etab.