Bórkarbíð er svartur kristall með málmgljáa, einnig þekktur sem svartur demantur, sem tilheyrir ólífrænum málmlausum efnum. Nú á dögum þekkja allir bórkarbíð, sem gæti stafað af notkun skotheldra brynja, því það hefur lægsta eðlisþyngd meðal keramikefna, hefur kosti eins og mikla teygjanleika og mikla hörku og getur nýtt örsprungur vel til að gleypa skotfæri. Áhrif orkunnar eru eins lág og mögulegt er, en álagið er haldið eins lágt og mögulegt er. En í raun hefur bórkarbíð marga aðra einstaka eiginleika, sem geta gert það að verkum að það gegnir mikilvægu hlutverki í slípiefnum, eldföstum efnum, kjarnorkuiðnaði, geimferðum og öðrum sviðum.
Eiginleikarbórkarbíð
Hvað varðar eðliseiginleika er hörku bórkarbíðs aðeins á eftir demant og kubískum bórnítríði og það getur samt viðhaldið miklum styrk við hátt hitastig, sem getur verið tilvalið slitþolið efni við hátt hitastig; eðlisþyngd bórkarbíðs er mjög lítil (fræðileg eðlisþyngd er aðeins 2,52 g/cm3), léttari en venjuleg keramikefni og hægt að nota það í geimferðaiðnaði; bórkarbíð hefur sterka nifteindaupptökugetu, góðan hitastöðugleika og bræðslumark 2450°C, þannig að það er einnig mikið notað í kjarnorkuiðnaði. Nifteindaupptökugetu nifteindanna er hægt að bæta enn frekar við með því að bæta við B-þáttum; bórkarbíðefni með sérstakri formgerð og uppbyggingu hafa einnig sérstaka ljósvirkni; að auki hefur bórkarbíð hátt bræðslumark, hátt teygjanleikastuðul, lágan þenslustuðul og góðan. Þessir kostir gera það að mögulegu notkunarefni á mörgum sviðum eins og málmvinnslu, efnaiðnaði, vélaiðnaði, geimferða- og hernaðariðnaði. Til dæmis, tæringarþolnir og slitþolnir hlutar, gerð skotheldra brynja, stjórnstanga fyrir kjarnaofna og hitavirkja, o.s.frv.
Hvað varðar efnafræðilega eiginleika hvarfast bórkarbíð ekki við sýrur, basa og flest ólífræn efnasambönd við stofuhita og hvarfast varla við súrefni og halógengas við stofuhita og efnafræðilegir eiginleikar þess eru stöðugir. Að auki virkjast bórkarbíðduft með halógeni sem stálborunarefni og bór síast inn á yfirborð stálsins til að mynda járnboríðfilmu, sem eykur styrk og slitþol efnisins og efnafræðilegir eiginleikar þess eru framúrskarandi.
Við vitum öll að eðli efnisins ræður notkuninni, svo í hvaða tilgangi hefur bórkarbíðduft framúrskarandi árangur?Verkfræðingarnir í rannsóknar- og þróunarmiðstöðinniTæknifyrirtækið UrbanMines.Hf. gerði eftirfarandi samantekt.
Umsókn umbórkarbíð
1. Bórkarbíð er notað sem slípiefni
Bórkarbíð er aðallega notað sem slípiefni til að slípa og fægja safír. Meðal ofurhörðra efna er hörku bórkarbíðs betri en hörku áloxíðs og kísillkarbíðs, næst á eftir demanti og teningsbórnítríði. Safír er kjörinn undirlagsefni fyrir hálfleiðara GaN/Al2O3 ljósdíóður (LED), stórfelldar samþættar hringrásir SOI og SOS og ofurleiðandi nanóbyggingarfilmur. Yfirborðið verður að vera mjög slétt og verður ekki að skemmast. Vegna mikils styrks og hörku safírkristallsins (Mohs hörku 9) hefur það valdið vinnslufyrirtækjum miklum erfiðleikum.
Frá sjónarhóli efnis og slípunar eru bestu efnin til vinnslu og slípun á safírkristallum tilbúnir demantar, bórkarbíð, kísillkarbíð og kísildíoxíð. Ef hörku gervidemantsins er of mikil (Mohs hörka 10) mun það rispa yfirborðið, hafa áhrif á ljósgegndræpi skífunnar og verðið er hátt; eftir að kísillkarbíð hefur verið skorið er grófleiki RA yfirleitt mikill og flatnin léleg; Hins vegar er hörku kísils ekki nægjanleg (Mohs hörka 7) og slípunin er léleg, sem er tímafrekt og vinnuaflsfrekt í slípuninni. Þess vegna hefur bórkarbíð slípiefni (Mohs hörka 9,3) orðið kjörið efni til vinnslu og slípun á safírkristallum og hefur framúrskarandi árangur í tvíhliða slípun á safírskífum og þynningu og pússun á safír-byggðum LED epitaxial skífum.
Það er vert að nefna að þegar bórkarbíð er yfir 600°C oxast yfirborðið í B2O3 filmu, sem mýkir það að vissu marki, þannig að það hentar ekki til þurrslípunar við of hátt hitastig í slípiefni, heldur aðeins til að fægja með fljótandi slípun. Hins vegar kemur þessi eiginleiki í veg fyrir frekari oxun B4C, sem gerir það að einstökum kostum við notkun eldfastra efna.
2. Notkun í eldföstum efnum
Bórkarbíð hefur eiginleika eins og oxunarvörn og háan hitaþol. Það er almennt notað sem háþróað eldföst efni, bæði mótað og ómótað, og er mikið notað á ýmsum sviðum málmvinnslu, svo sem stálofnum og ofnhúsgögnum.
Með þörfinni fyrir orkusparnað og orkunotkun í járn- og stáliðnaðinum og bræðslu lágkolefnisstáls og afar lágkolefnisstáls hefur rannsóknir og þróun á lágkolefnis magnesíu-kolefnis múrsteinum (yfirleitt <8% kolefnisinnihald) með framúrskarandi afköstum vakið sífellt meiri athygli frá innlendum og erlendum iðnaði. Eins og er er afköst lágkolefnis magnesíu-kolefnis múrsteina almennt bætt með því að bæta bundnu kolefnisbyggingu, hámarka grunnbyggingu magnesíu-kolefnis múrsteina og bæta við mjög skilvirkum andoxunarefnum. Meðal þeirra er notað grafítiserað kolefni sem samanstendur af iðnaðargráðu bórkarbíði og að hluta til grafítiseraðu kolsvörtu. Svart samsett duft, notað sem kolefnisgjafi og andoxunarefni fyrir lágkolefnis magnesíu-kolefnis múrsteina, hefur náð góðum árangri.
Þar sem bórkarbíð mýkist að vissu marki við hátt hitastig getur það fest sig við yfirborð annarra efnisagna. Jafnvel þótt varan sé þéttari getur B2O3 oxíðfilman á yfirborðinu myndað ákveðna vörn og gegnt hlutverki gegn oxun. Á sama tíma, vegna þess að súlulaga kristallarnir sem myndast við efnahvarfið dreifast um grunnefni og rif eldfasta efnisins, minnkar gegndræpi, styrkur við meðalhita eykst og rúmmál myndaðra kristalla þenst út, sem getur læknað rúmmálsrýrnun og dregið úr sprungum.
3. Skotheld efni notuð til að efla þjóðarvarnir
Vegna mikillar hörku, mikils styrks, lítillar eðlisþyngdar og mikillar skotþols er bórkarbíð sérstaklega í takt við þróunina í léttum skotheldum efnum. Það er besta skothelda efnið til að vernda flugvélar, ökutæki, brynjur og mannslíkamann; eins og er,Sum löndhafa lagt til ódýrar rannsóknir á bórkarbíðsvörn gegn skotvopnum, með það að markmiði að stuðla að víðtækri notkun bórkarbíðs gegn skotvopnum í varnarmálum.
4. Notkun í kjarnorkuiðnaði
Bórkarbíð hefur hátt þversnið nifteindagleypni og breitt nifteindaorkusvið og er alþjóðlega viðurkennt sem besti nifteindagleypinn fyrir kjarnorkuiðnaðinn. Meðal þeirra er varmaþvermál bór-10 samsætunnar allt að 347 × 10-24 cm2, næst á eftir fáum frumefnum eins og gadólíníum, samaríum og kadmíum, og er skilvirkur varma nifteindagleypinn. Að auki er bórkarbíð ríkt af auðlindum, tæringarþolið, með góðan varmastöðugleika, myndar ekki geislavirkar samsætur og hefur lága aukageislunarorku, þannig að bórkarbíð er mikið notað sem stjórnunarefni og skjöldur í kjarnaofnum.
Til dæmis, í kjarnorkuiðnaðinum, nota háhita gaskældir hvarfar bórgleypandi kúlu sem annað lokunarkerfi. Ef slys verður og fyrsta lokunarkerfið bilar, notar annað lokunarkerfið mikið magn af bórkarbíðkúlum sem falla frjálst inn í rás endurskinslagsins í kjarna hvarfsins, o.s.frv., til að slökkva á hvarfinu og framkvæma kalda lokun, þar sem gleypikúlan er grafítkúla sem inniheldur bórkarbíð. Helsta hlutverk bórkarbíðkjarna í háhita gaskældum hvarfefnum er að stjórna afli og öryggi hvarfsins. Kolefnissteinninn er gegndreyptur með bórkarbíð nifteindagleypandi efni, sem getur dregið úr nifteindageislun hvarfþrýstihylkisins.
Sem stendur eru bóríðefni fyrir kjarnaofna aðallega eftirfarandi efni: bórkarbíð (stjórnstangir, hlífðarstangir), bórsýra (hömlunarefni, kælivökvi), bórstál (stjórnstangir og geymsluefni fyrir kjarnorkueldsneyti og kjarnorkuúrgang), bór-evrópíum (brennanlegt eiturefni í kjarna) o.s.frv.