Borkarbid ass e schwaarze Kristall mat metalleschem Glanz, och bekannt als schwaarzen Diamant, deen zu den anorganeschen net-metallesche Materialien gehéiert. Hautdesdaags ass jidderee mat dem Material Borkarbid vertraut, wat eventuell op d'Applikatioun vu kugelsécherem Panzer zeréckzeféieren ass, well et déi niddregst Dicht vun de Keramikmaterialien huet, d'Virdeeler vun engem héije Elastizitéitsmodul an enger héijer Häert huet, a kann d'Mikrofraktur gutt notzen fir Projektiler ze absorbéieren. Den Effekt vun der Energie, wärend d'Laascht sou niddreg wéi méiglech bleift. Awer tatsächlech huet Borkarbid vill aner eenzegaarteg Eegeschaften, déi et eng wichteg Roll an Abrasiven, refraktäre Materialien, der Nuklearindustrie, der Loftfaart an anere Beräicher spille loossen.
Eegeschafte vunBorkarbid
Wat d'physikalesch Eegeschafte ugeet, ass d'Häert vum Borkarbid nëmmen nom Diamant a Kubikbornitrid, an et kann ëmmer nach eng héich Festigkeit bei héijen Temperaturen behalen, wat als ideal héichtemperaturbeständegt Material benotzt ka ginn; d'Dicht vum Borkarbid ass ganz kleng (theoretesch Dicht ass nëmmen 2,52 g/cm3), méi liicht wéi gewinnt Keramikmaterialien, a kann am Raumfaartberäich benotzt ginn; Borkarbid huet eng staark Neutronenabsorptiounsfäegkeet, gutt thermesch Stabilitéit an e Schmelzpunkt vun 2450 °C, sou datt et och wäit verbreet an der Nuklearindustrie benotzt gëtt. D'Neutronenabsorptiounsfäegkeet vum Neutron kann weider verbessert ginn andeems B-Elementer bäigefüügt ginn; Borkarbidmaterialien mat spezifescher Morphologie a Struktur hunn och speziell photoelektresch Eegeschaften; zousätzlech huet Borkarbid en héije Schmelzpunkt, en héije Elastizitéitsmodul, en niddregen Expansiounskoeffizient a gudden Ausdehnungskoeffizient. Dës Virdeeler maachen et zu engem potenziellen Uwendungsmaterial a ville Beräicher wéi Metallurgie, chemescher Industrie, Maschinnen, Raumfaart a Militärindustrie. Zum Beispill, korrosiounsbeständeg an verschleißbeständeg Deeler, d'Produktioun vu kugelséchere Panzerungen, Reaktorkontrollstangen an thermoelektresch Elementer, etc.
Wat d'chemesch Eegeschafte ugeet, reagéiert Borcarbid net mat Säuren, Alkalien a meeschten anorganesche Verbindungen bei Raumtemperatur, a kaum mat Sauerstoff an Halogengaser bei Raumtemperatur, a seng chemesch Eegeschafte si stabil. Zousätzlech gëtt Borcarbidpulver duerch Halogen als Stolboridmëttel aktivéiert, a Bor infiltréiert op der Uewerfläch vum Stol fir e Eisenboridfilm ze bilden, wouduerch d'Festigkeet an d'Verschleißbeständegkeet vum Material verbessert ginn, a seng chemesch Eegeschafte si exzellent.
Mir all wëssen, datt d'Natur vum Material d'Benotzung bestëmmt, also a wéi engen Uwendungen huet Borcarbidpulver eng aussergewéinlech Leeschtung?D'Ingenieuren vum Fuerschungs- a EntwécklungszentrumUrbanMines Tech.Co., Ltd. huet déi folgend Zesummefassung gemaach.
Uwendung vunBorkarbid
1. Borkarbid gëtt als Polierschleifmëttel benotzt
D'Uwendung vu Borkarbid als Schleifmëttel gëtt haaptsächlech fir d'Schleifen a Poléiere vu Saphir benotzt. Ënnert de superharte Materialien ass d'Häert vu Borkarbid besser wéi déi vun Aluminiumoxid a Siliziumkarbid, zweet no Diamant a kubeschem Bornitrid. Saphir ass dat idealst Substratmaterial fir Hallefleeder GaN/Al2O3 Liichtemittéierend Dioden (LEDs), grouss integréiert Schaltungen SOI an SOS, a supraleitend Nanostrukturfilmer. D'Uewerfläch ass ganz glat an et muss ultra-glat sinn, ouni Schued ze verursaachen. Wéinst der héijer Stäerkt an der héijer Häert vum Saphirkristall (Mohs-Häert 9) huet et grouss Schwieregkeeten fir d'Veraarbechtungsbetriber mat sech bruecht.
Aus der Siicht vun de Materialien a Schleifen sinn déi bescht Materialien fir d'Veraarbechtung a Schleife vu Saphirkristaller syntheteschen Diamant, Borkarbid, Siliziumkarbid a Siliziumdioxid. D'Häert vum künstlechen Diamant ass ze héich (Mohs-Häert 10), beim Schleife vun engem Saphirwafer kratzt en d'Uewerfläch, beaflosst d'Liichttransmissioun vum Wafer, an de Präis ass deier; nom Schneiden vu Siliziumkarbid ass d'Rauheet RA normalerweis héich an d'Flaachheet schlecht; Wéi och ëmmer, d'Häert vu Siliziumkarbid ass net genuch (Mohs-Häert 7), an d'Schleifkraaft ass schlecht, wat zäitopwänneg an arbeitsintensiv beim Schleifprozess ass. Dofir ass Borkarbid-Schleifmëttel (Mohs-Häert 9.3) zum idealeste Material fir d'Veraarbechtung a Schleife vu Saphirkristaller ginn, an huet exzellent Leeschtung beim duebelsäitege Schleife vu Saphirwaferen an dem Réckverdënnen a Polieren vu Saphir-baséierten LED-Epitaxialwaferen.
Et ass derwäert ze erwähnen, datt wann de Borkarbid iwwer 600 °C ass, d'Uewerfläch zu engem B2O3-Film oxidéiert gëtt, wat se bis zu engem gewësse Grad mëll mécht, dofir ass et net gëeegent fir dréchent Schleifen bei ze héijer Temperatur an abrasiven Uwendungen, mee nëmme gëeegent fir flësseg Schleifen ze poléieren. Dës Eegeschaft verhënnert awer, datt B4C weider oxidéiert gëtt, wat et eenzegaarteg Virdeeler bei der Uwendung vu refraktäre Materialien gëtt.
2. Uwendung a refraktäre Materialien
Borkarbid huet d'Charakteristike vun Antioxidatioun a Resistenz géint héich Temperaturen. Et gëtt allgemeng als fortgeschratt geformt an onformt Feierfestmaterial benotzt a gëtt wäit verbreet a verschiddene Beräicher vun der Metallurgie benotzt, wéi z. B. Stoluewen a Schmelzmiwwelen.
Mat de Bedierfnesser fir Energiespueren a Verbrauchsreduktioun an der Eisen- a Stolindustrie an der Schmëlzung vu Kuelestoffarme- a Ultra-Kuelestoffarme-Stol, huet d'Fuerschung an d'Entwécklung vu Kuelestoffarme Magnesia-Kuelestoff-Zillen (normalerweis <8% Kuelestoffgehalt) mat exzellenter Leeschtung ëmmer méi Opmierksamkeet vun den nationalen an auslänneschen Industrien op sech gezunn. Am Moment gëtt d'Leeschtung vu Kuelestoffarme Magnesia-Kuelestoff-Zillen allgemeng verbessert duerch d'Verbesserung vun der gebonnener Kuelestoffstruktur, d'Optimiséierung vun der Matrixstruktur vu Magnesia-Kuelestoff-Zillen an d'Zousätz vun héicheffizienten Antioxidantien. Dorënner gëtt graphitiséierte Kuelestoff benotzt, deen aus industriellem Borkarbid a deelweis graphitiséiertem Kuelestoffschwaarz besteet. Schwaarzt Kompositpulver, dat als Kuelestoffquell an Antioxidant fir Kuelestoffarme Magnesia-Kuelestoff-Zillen benotzt gëtt, huet gutt Resultater erreecht.
Well Borkarbid bei héijer Temperatur bis zu engem gewësse Grad mëll gëtt, kann et sech un d'Uewerfläch vun anere Materialpartikelen uschléissen. Och wann d'Produkt verdichtet ass, kann de B2O3-Oxidfilm op der Uewerfläch e gewësse Schutz bilden an eng antioxidativ Roll spillen. Gläichzäiteg, well déi duerch d'Reaktioun generéiert Säulenkristaller an der Matrix a Spalten vum refraktäre Material verdeelt sinn, gëtt d'Porositéit reduzéiert, d'Festigkeit bei mëttlerer Temperatur verbessert, an de Volume vun de generéierte Kristaller dehnt sech aus, wat de Volumenschrumpf heele kann a Rëss reduzéiere kann.
3. Kugelsécher Materialien, déi fir d'Verbesserung vun der nationaler Verteidegung benotzt ginn
Wéinst senger héijer Häert, héijer Festigkeit, gerénger spezifescher Schwéierkraaft a sengem héije ballistesche Widderstand passt Borkarbid besonnesch zum Trend vu liichte kugelséchere Materialien. Et ass dat bescht kugelséchert Material fir de Schutz vu Fligeren, Gefierer, Panzerungen a mënschleche Kierper; aktuell,E puer Lännerhunn eng kostengënschteg Fuerschung iwwer Borcarbid antiballistesch Panzerung virgeschloen, mat dem Zil, de groussflächege Gebrauch vu Borcarbid antiballistescher Panzerung an der Verteidegungsindustrie ze fërderen.
4. Uwendung an der Nuklearindustrie
Borkarbid huet en héije Querschnitt vun der Neutronenabsorptioun an e breede Neutronenenergiespektrum a gëllt international als de beschten Neutronenabsorber fir d'Atomindustrie. Dorënner ass den thermeschen Duerchschnëtt vum Bor-10-Isotop bis zu 347 × 10-24 cm2 héich, no e puer Elementer wéi Gadolinium, Samarium a Cadmium, an ass en effizienten thermeschen Neutronenabsorber. Zousätzlech ass Borkarbid räich u Ressourcen, korrosiounsbeständeg, gutt thermesch Stabilitéit, produzéiert keng radioaktiv Isotopen an huet eng niddreg Sekundärstralenergie, dofir gëtt Borkarbid wäit verbreet als Kontrollmaterial a Schutzmaterial an Atomreaktoren benotzt.
Zum Beispill, an der Nuklearindustrie benotzt den Héichtemperatur-gaskühlreaktor e Bor-absorbéierend Kugel-Ofschaltsystem als zweet Ofschaltsystem. Am Fall vun engem Accident, wann den éischten Ofschaltsystem ausfällt, benotzt den zweeten Ofschaltsystem eng grouss Zuel vu Borcarbid-Pellets, déi fräi an de Kanal vun der reflektéierender Schicht vum Reaktorkär falen, etc., fir de Reaktor auszeschalten an e kale Ofschaltsystem duerchzeféieren, woubei d'Absorbéierungskugel eng Graphitkugel ass, déi Borcarbid enthält. Déi Haaptfunktioun vum Borcarbid-Kär am Héichtemperatur-gaskühlreaktor ass d'Leeschtung an d'Sécherheet vum Reaktor ze kontrolléieren. De Kuelestoffsteen ass mat Borcarbid-Neutronenabsorbéierendem Material imprägnéiert, wat d'Neutronenbestrahlung vum Reaktordrockbehälter reduzéiere kann.
Aktuell ëmfaassen d'Boridmaterialien fir Atomreaktoren haaptsächlech déi folgend Materialien: Borcarbid (Kontrollstangen, Abschirmstangen), Borsäure (Moderator, Killmëttel), Borstahl (Kontrollstangen a Späichermaterial fir Nuklearbrennstoff an Nuklearoffall), Bor-Europium (brennbart Gëftmaterial am Kär) etc.