Boron karbida iku kristal ireng kanthi kilap logam, uga dikenal minangka berlian ireng, sing kalebu bahan non-logam anorganik. Saiki, kabeh wong wis kenal karo bahan boron karbida, sing bisa uga amarga aplikasi waja anti peluru, amarga nduweni kapadhetan paling endhek ing antarane bahan keramik, nduweni kaluwihan modulus elastisitas sing dhuwur lan kekerasan sing dhuwur, lan bisa entuk panggunaan mikro-fraktur sing apik kanggo nyerep proyektil. Efek energi, nalika njaga beban serendah mungkin. Nanging nyatane, boron karbida nduweni akeh sifat unik liyane, sing bisa ndadekake nduweni peran penting ing abrasif, bahan refraktori, industri nuklir, aerospace lan bidang liyane.
Sifat-sifat sakaboron karbida
Saka segi sifat fisik, kekerasan boron karbida mung sawise berlian lan boron nitrida kubik, lan isih bisa njaga kekuatan dhuwur ing suhu dhuwur, sing bisa digunakake minangka bahan tahan aus suhu dhuwur sing ideal; kapadhetan boron karbida cilik banget (kapadhetan teoritis mung 2,52 g/cm3), luwih entheng tinimbang bahan keramik biasa, lan bisa digunakake ing bidang aerospace; boron karbida nduweni kemampuan penyerapan neutron sing kuwat, stabilitas termal sing apik, lan titik leleh 2450 ° C, mula uga digunakake sacara wiyar ing industri nuklir. Kemampuan penyerapan neutron neutron bisa luwih ditingkatake kanthi nambahake unsur B; bahan boron karbida kanthi morfologi lan struktur tartamtu uga nduweni sifat fotoelektrik khusus; saliyane iku, boron karbida nduweni titik leleh sing dhuwur, modulus elastis sing dhuwur, koefisien ekspansi sing kurang lan kaluwihan kasebut ndadekake bahan aplikasi potensial ing pirang-pirang bidang kayata metalurgi, industri kimia, mesin, aerospace lan industri militer. Contone, bagean tahan korosi lan tahan aus, nggawe waja anti peluru, batang kontrol reaktor lan elemen termoelektrik, lan liya-liyane.
Saka segi sifat kimia, boron karbida ora reaksi karo asam, alkali, lan umume senyawa anorganik ing suhu kamar, lan meh ora reaksi karo oksigen lan gas halogen ing suhu kamar, lan sifat kimiane stabil. Kajaba iku, bubuk boron karbida diaktifake dening halogen minangka agen boriding baja, lan boron disusupi ing permukaan baja kanggo mbentuk film wesi borida, saengga nambah kekuatan lan ketahanan aus bahan kasebut, lan sifat kimiane apik banget.
Kita kabeh ngerti manawa sifat materi nemtokake panggunaan, mula ing aplikasi endi bubuk boron karbida duwe kinerja sing luar biasa?Para insinyur pusat R&DTeknologi UrbanMines.Co., Ltd. nggawe ringkesan ing ngisor iki.
Aplikasi sakaboron karbida
1. Boron karbida digunakake minangka abrasif poles
Aplikasi boron karbida minangka abrasif utamane digunakake kanggo nggiling lan poles safir. Antarane bahan super keras, kekerasan boron karbida luwih apik tinimbang aluminium oksida lan silikon karbida, nomer loro sawise berlian lan boron nitrida kubik. Safir minangka bahan substrat sing paling ideal kanggo dioda pemancar cahaya (LED) semikonduktor GaN/Al2O3, sirkuit terpadu skala gedhe SOI lan SOS, lan film nanostruktur superkonduktor. Kehalusan permukaane dhuwur banget lan kudu ultra-halus Ora ana tingkat kerusakan. Amarga kekuatan lan kekerasan kristal safir sing dhuwur (kekerasan Mohs 9), iki wis nggawa kesulitan gedhe kanggo perusahaan pangolahan.
Saka perspektif bahan lan panggilingan, bahan paling apik kanggo ngolah lan nggiling kristal safir yaiku berlian sintetis, boron karbida, silikon karbida, lan silikon dioksida. Kekerasan berlian buatan dhuwur banget (kekerasan Mohs 10) nalika nggiling wafer safir, bakal ngeruk permukaan, mengaruhi transmisi cahya wafer, lan regane larang; sawise ngethok silikon karbida, kekasaran RA biasane dhuwur lan kerataane kurang; Nanging, kekerasan silika ora cukup (kekerasan Mohs 7), lan gaya panggilingan kurang, sing mbutuhake wektu lan tenaga kerja akeh ing proses panggilingan. Mulane, abrasif boron karbida (kekerasan Mohs 9.3) wis dadi bahan sing paling ideal kanggo ngolah lan nggiling kristal safir, lan nduweni kinerja sing apik banget ing panggilingan wafer safir rong sisi lan penipisan lan polesan wafer epitaksial LED berbasis safir.
Perlu dicathet yen nalika boron karbida ana ing ndhuwur 600 ° C, permukaan bakal dioksidasi dadi film B2O3, sing bakal nglembutake nganti tekan tingkat tartamtu, mula ora cocog kanggo nggiling garing ing suhu sing dhuwur banget ing aplikasi abrasif, mung cocog kanggo polesan nggiling cair. Nanging, sifat iki nyegah B4C saka oksidasi luwih lanjut, saengga nduweni kaluwihan unik ing aplikasi bahan refraktori.
2. Aplikasi ing bahan tahan api
Boron karbida nduweni ciri anti-oksidasi lan tahan suhu dhuwur. Iki umume digunakake minangka bahan refraktori sing bentuk lan ora bentuk sing canggih lan digunakake sacara wiyar ing macem-macem bidang metalurgi, kayata kompor baja lan perabot kiln.
Kanthi kabutuhan panghematan energi lan pangurangan konsumsi ing industri wesi lan baja sarta peleburan baja karbon rendah lan baja karbon ultra rendah, riset lan pangembangan bata magnesia-karbon rendah karbon (umume kandungan karbon <8%) kanthi kinerja sing apik banget wis narik kawigaten luwih akeh saka industri domestik lan manca negara. Saiki, kinerja bata magnesia-karbon rendah karbon umume ditingkatake kanthi ningkatake struktur karbon sing diikat, ngoptimalake struktur matriks bata magnesia-karbon, lan nambah antioksidan efisiensi dhuwur. Antarane, karbon grafit sing kasusun saka boron karbida kelas industri lan sebagian karbon ireng grafit digunakake. Bubuk komposit ireng, sing digunakake minangka sumber karbon lan antioksidan kanggo bata magnesia-karbon rendah karbon, wis entuk asil sing apik.
Amarga boron karbida bakal alus nganti tekan titik tartamtu ing suhu dhuwur, mula bisa nempel ing permukaan partikel materi liyane. Sanajan produk kasebut dipadhetke, film oksida B2O3 ing permukaan bisa mbentuk perlindungan tartamtu lan nduweni peran anti-oksidasi. Ing wektu sing padha, amarga kristal kolumnar sing diasilake dening reaksi kasebut disebarake ing matriks lan celah bahan refraktori, porositas suda, kekuatan suhu medium saya apik, lan volume kristal sing diasilake ngembang, sing bisa nambani penyusutan volume lan nyuda retakan.
3. Bahan anti peluru sing digunakake kanggo ningkatake pertahanan nasional
Amarga atose sing dhuwur, kekuatane dhuwur, gravitasi spesifik sing cilik, lan tingkat resistensi balistik sing dhuwur, boron karbida utamane cocog karo tren bahan anti peluru sing entheng. Iki minangka bahan anti peluru sing paling apik kanggo perlindungan pesawat, kendaraan, waja, lan awak manungsa; saiki,Sawetara negarawis ngusulake riset waja anti-balistik boron karbida sing murah, kanthi tujuan kanggo ningkatake panggunaan waja anti-balistik boron karbida ing industri pertahanan.
4. Aplikasi ing industri nuklir
Boron karbida nduweni penampang panyerepan neutron sing dhuwur lan spektrum energi neutron sing amba, lan diakoni sacara internasional minangka penyerap neutron paling apik kanggo industri nuklir. Antarane, penampang termal isotop boron-10 dhuwure nganti 347 × 10-24 cm2, nomer loro sawise sawetara unsur kayata gadolinium, samarium, lan kadmium, lan minangka penyerap neutron termal sing efisien. Kajaba iku, boron karbida sugih sumber daya, tahan korosi, stabilitas termal sing apik, ora ngasilake isotop radioaktif, lan nduweni energi sinar sekunder sing sithik, mula boron karbida digunakake sacara wiyar minangka bahan kontrol lan bahan pelindung ing reaktor nuklir.
Umpamane, ing industri nuklir, reaktor sing didinginkan gas suhu dhuwur nggunakake sistem pemadaman bal penyerap boron minangka sistem pemadaman kapindho. Yen ana kacilakan, nalika sistem pemadaman pertama gagal, sistem pemadaman kapindho nggunakake akeh pelet boron karbida. Jatuh bebas menyang saluran lapisan reflektif inti reaktor, lan liya-liyane, kanggo mateni reaktor lan nglakoni pemadaman adhem, ing ngendi bal penyerap kasebut minangka bal grafit sing ngemot boron karbida. Fungsi utama inti boron karbida ing reaktor sing didinginkan gas suhu dhuwur yaiku kanggo ngontrol daya lan keamanan reaktor. Bata karbon diresapi karo bahan penyerap neutron boron karbida, sing bisa nyuda iradiasi neutron saka bejana tekanan reaktor.
Saiki, bahan borida kanggo reaktor nuklir utamane kalebu bahan-bahan ing ngisor iki: boron karbida (batang kontrol, batang pelindung), asam borat (moderator, pendingin), baja boron (batang kontrol lan bahan panyimpenan kanggo bahan bakar nuklir lan limbah nuklir), boron Europium (bahan racun inti sing bisa diobong), lan liya-liyane.