Бор карбиди - металл жылтырактыгы бар кара кристалл, ошондой эле кара алмаз деп да аталат, ал органикалык эмес металл эмес материалдарга кирет. Учурда баары бор карбидинин материалы менен тааныш, бул ок өткөрбөгөн соотту колдонуу менен байланыштуу болушу мүмкүн, анткени ал керамикалык материалдардын арасында эң төмөнкү тыгыздыкка ээ, жогорку серпилгичтик модулунун жана жогорку катуулуктун артыкчылыктарына ээ жана снаряддарды сиңирүү үчүн микро-сыныкты жакшы колдоно алат. Энергиянын таасири, жүктү мүмкүн болушунча төмөн кармап туруу менен. Бирок, чындыгында, бор карбидинин башка көптөгөн уникалдуу касиеттери бар, бул аны абразивдерде, отко чыдамдуу материалдарда, ядролук өнөр жайда, аэрокосмостук жана башка тармактарда маанилүү ролду ойноого мүмкүндүк берет.
Касиеттерибор карбиди
Физикалык касиеттери боюнча, бор карбидинин катуулугу алмаз жана куб бор нитридинен кийин гана турат жана ал жогорку температурада дагы эле жогорку бекемдикти сактай алат, бул идеалдуу жогорку температурадагы эскирүүгө туруктуу материал катары колдонулушу мүмкүн; бор карбидинин тыгыздыгы өтө аз (теориялык тыгыздыгы болгону 2,52 г/см3), кадимки керамикалык материалдарга караганда жеңил жана аэрокосмос тармагында колдонулушу мүмкүн; бор карбиди күчтүү нейтронду сиңирүү жөндөмүнө, жакшы жылуулук туруктуулугуна жана 2450°C эрүү температурасына ээ, ошондуктан ал ядролук өнөр жайда да кеңири колдонулат. Нейтрондун нейтронду сиңирүү жөндөмүн В элементтерин кошуу менен андан ары жакшыртууга болот; белгилүү бир морфологиясы жана түзүлүшү бар бор карбид материалдары да атайын фотоэлектрдик касиеттерге ээ; мындан тышкары, бор карбиди жогорку эрүү температурасына, жогорку серпилгичтик модулуна, төмөнкү кеңейүү коэффициентине жана жакшы касиетке ээ. Бул артыкчылыктар аны металлургия, химия өнөр жайы, машина куруу, аэрокосмос жана аскердик өнөр жай сыяктуу көптөгөн тармактарда потенциалдуу колдонуу материалына айлантат. Мисалы, коррозияга жана эскирүүгө туруктуу тетиктер, ок өткөрбөгөн соотторду, реакторду башкаруу таякчаларын жана термоэлектрдик элементтерди жасоо ж.б.
Химиялык касиеттери боюнча, бор карбиди бөлмө температурасында кислоталар, щелочтор жана көпчүлүк органикалык эмес кошулмалар менен реакцияга кирбейт жана бөлмө температурасында кычкылтек жана галоген газдары менен дээрлик реакцияга кирбейт, анын химиялык касиеттери туруктуу. Мындан тышкары, бор карбидинин порошогу галоген менен болотту бордоочу агент катары активдештирилет, ал эми бор болоттун бетине инфильтрацияланып, темир борид пленкасын пайда кылат, ошону менен материалдын бекемдигин жана эскирүүгө туруктуулугун жогорулатат жана анын химиялык касиеттери эң сонун.
Баарыбызга белгилүү болгондой, материалдын мүнөзү колдонууну аныктайт, ошондуктан бор карбид порошогу кайсы колдонмолордо өзгөчө көрсөткүчтөргө ээ?Изилдөө жана иштеп чыгуу борборунун инженерлериUrbanMines Tech.Co., Ltd. компаниясы төмөнкү кыскача маалымат берди.
Колдонулушубор карбиди
1. Бор карбиди жылтыраткыч абразив катары колдонулат
Бор карбидин абразив катары колдонуу негизинен сапфирди майдалоо жана жылтыратуу үчүн колдонулат. Өтө катуу материалдардын арасында бор карбидинин катуулугу алюминий кычкылы менен кремний карбидинен жакшыраак, алмаз жана куб бор нитридинен кийинки экинчи орунда турат. Сапфир жарым өткөргүч GaN/Al 2 O3 жарык чыгаруучу диоддору (LED), ири масштабдуу SOI жана SOS интегралдык микросхемалары жана өтө өткөргүч наноструктуралык пленкалар үчүн эң идеалдуу субстрат материалы болуп саналат. Беттин жылмакайлыгы өтө жогору жана өтө жылмакай болушу керек, эч кандай зыян келтирбейт. Сапфир кристаллынын жогорку бекемдиги жана жогорку катуулугунан (Могс катуулугу 9) улам, ал кайра иштетүүчү ишканаларга чоң кыйынчылыктарды алып келди.
Материалдар жана майдалоо көз карашынан алганда, сапфир кристаллдарын иштетүү жана майдалоо үчүн эң жакшы материалдар синтетикалык алмаз, бор карбиди, кремний карбиди жана кремний диоксиди болуп саналат. Жасалма алмаздын катуулугу өтө жогору (Могс катуулугу 10), сапфир пластинасын майдалаганда, ал бетин тырмап, пластинанын жарык өткөрүмдүүлүгүнө таасир этет жана баасы кымбат; кремний карбидин кескенден кийин, оройлук RA адатта жогору жана тегиздик начар болот; Бирок, кремний диоксидинин катуулугу жетишсиз (Могс катуулугу 7) жана майдалоо күчү начар, бул майдалоо процессинде көп убакытты жана эмгекти талап кылат. Ошондуктан, бор карбидинин абразивдүү материалы (Могс катуулугу 9.3) сапфир кристаллдарын иштетүү жана майдалоо үчүн эң идеалдуу материалга айланды жана сапфир пластиналарын эки тараптуу майдалоодо жана сапфир негизиндеги LED эпитаксиалдык пластиналарын арткы жукалоодо жана жылтыратууда эң сонун көрсөткүчтөргө ээ.
Белгилей кетүүчү нерсе, бор карбиди 600°C жогору болгондо, бети B2O3 пленкасына кычкылданып, аны белгилүү бир деңгээлде жумшартат, ошондуктан ал абразивдик колдонмолордо өтө жогорку температурада кургак майдалоого ылайыктуу эмес, суюк майдалоону жылтыратуу үчүн гана ылайыктуу. Бирок, бул касиет B4Cнин андан ары кычкылданышына жол бербейт, бул анын отко чыдамдуу материалдарды колдонууда уникалдуу артыкчылыктарга ээ болушуна шарт түзөт.
2. Отко чыдамдуу материалдарда колдонуу
Бор карбиди антиоксиданттык жана жогорку температурага туруктуулук мүнөздөмөлөрүнө ээ. Ал, адатта, өнүккөн формадагы жана формасыз отко чыдамдуу материалдар катары колдонулат жана металлургиянын ар кандай тармактарында, мисалы, болот мештеринде жана меш эмеректеринде кеңири колдонулат.
Чоюн жана болот өнөр жайында энергияны үнөмдөө жана керектөөнү азайтуу, ошондой эле аз көмүртектүү болотту жана өтө аз көмүртектүү болотту эритүү муктаждыктары менен, эң сонун көрсөткүчтөргө ээ аз көмүртектүү магнезия-көмүртектүү кирпичтерди (жалпысынан <8% көмүртек курамы) изилдөө жана иштеп чыгуу ата мекендик жана чет элдик өнөр жайлардын көңүлүн көбүрөөк бурду. Учурда аз көмүртектүү магнезия-көмүртектүү кирпичтердин көрсөткүчтөрү жалпысынан байланыштырылган көмүртек түзүлүшүн жакшыртуу, магнезия-көмүртектүү кирпичтердин матрицалык түзүлүшүн оптималдаштыруу жана жогорку натыйжалуу антиоксиданттарды кошуу менен жакшыртылды. Алардын арасында өнөр жайлык класстагы бор карбидинен жана жарым-жартылай графиттелген көмүртек карасынан турган графиттелген көмүртек колдонулат. Аз көмүртектүү магнезия-көмүртектүү кирпичтер үчүн көмүртек булагы жана антиоксидант катары колдонулган кара композиттик порошок жакшы натыйжаларга жетишти.
Бор карбиди жогорку температурада белгилүү бир деңгээлде жумшаргандыктан, аны башка материалдык бөлүкчөлөрдүн бетине жабыштырууга болот. Продукт тыгыздашса да, беттеги B2O3 кычкыл пленкасы белгилүү бир коргоону түзүп, антиоксиданттык ролду ойной алат. Ошол эле учурда, реакциядан пайда болгон мамычалуу кристаллдар отко чыдамдуу материалдын матрицасында жана боштуктарында бөлүштүрүлгөндүктөн, тешиктүүлүк азаят, чөйрөнүн температуралык бекемдиги жакшырат жана пайда болгон кристаллдардын көлөмү кеңейет, бул көлөмдүн кичирейишин айыктырат жана жаракаларды азайтат.
3. Улуттук коргонууну күчөтүү үчүн колдонулган ок өткөрбөс материалдар
Бор карбиди жогорку катуулугу, жогорку бекемдиги, кичине салыштырмалуу салмагы жана жогорку баллистикалык каршылык деңгээлинен улам, айрыкча жеңил ок өткөрбөй турган материалдардын тенденциясына шайкеш келет. Ал учактарды, унааларды, соотторду жана адамдардын денелерин коргоо үчүн эң мыкты ок өткөрбөй турган материал болуп саналат; азыркы учурда,Айрым өлкөлөркоргонуу өнөр жайында бор карбидинин баллистикалык соотту кеңири масштабда колдонууну жайылтуу максатында арзан баадагы бор карбидинин баллистикалык соотту изилдөөсүн сунушташты.
4. Ядролук өнөр жайда колдонуу
Бор карбидинин нейтронду сиңирүү кесилиши жогору жана нейтрон энергиясынын кеңири спектри бар жана ал эл аралык деңгээлде ядролук өнөр жай үчүн эң мыкты нейтронду сиңирүүчү катары таанылган. Алардын арасында бор-10 изотопунун термикалык кесилиши 347×10-24 см2ге чейин жетет, гадолиний, самарий жана кадмий сыяктуу бир нече элементтерден кийинки экинчи орунда турат жана натыйжалуу термикалык нейтронду сиңирүүчү болуп саналат. Мындан тышкары, бор карбиди ресурстарга бай, коррозияга туруктуу, жакшы термикалык туруктуулукка ээ, радиоактивдүү изотопторду пайда кылбайт жана экинчилик нур энергиясы төмөн, ошондуктан бор карбиди ядролук реакторлордо башкаруучу материалдар жана коргоочу материалдар катары кеңири колдонулат.
Мисалы, атомдук өнөр жайда жогорку температурадагы газ менен муздатылган реактор экинчи өчүрүү системасы катары борду сиңирүүчү шарды өчүрүү системасын колдонот. Кырсык болгон учурда, биринчи өчүрүү системасы иштебей калганда, экинчи өчүрүү системасы реакторду өчүрүү жана муздак өчүрүүнү ишке ашыруу үчүн реактордун өзөгүнүн чагылдыруучу катмарынын каналына көп сандаган бор карбид гранулдарын колдонот ж.б., мында сиңирүүчү шар бор карбидин камтыган графит шар болуп саналат. Жогорку температурадагы газ менен муздатылган реактордогу бор карбидинин өзөгүнүн негизги функциясы реактордун кубаттуулугун жана коопсуздугун көзөмөлдөө болуп саналат. Көмүртек кирпичи бор карбидинин нейтронду сиңирүүчү материалы менен сиңирилген, бул реактордун басым идишинин нейтрон нурлануусун азайта алат.
Азыркы учурда ядролук реакторлор үчүн борид материалдарына негизинен төмөнкү материалдар кирет: бор карбиди (башкаруу таякчалары, коргоочу таякчалар), бор кислотасы (модератор, муздаткыч), бор болоту (башкаруу таякчалары жана ядролук отун менен ядролук калдыктарды сактоочу материалдар), европий бору (өзөктө күйүүчү уу материалы) ж.б.