Бор карбидот е црн кристал со метален сјај, познат и како црн дијамант, кој припаѓа на неоргански неметални материјали. Во моментов, секој е запознаен со материјалот од бор карбид, што може да се должи на примената на непробојниот оклоп, бидејќи има најниска густина меѓу керамичките материјали, има предности како висок модул на еластичност и висока цврстина, и може да се постигне добра употреба на микрофрактура за апсорбирање на проектили. Ефектот на енергија, додека оптоварувањето се одржува што е можно пониско. Но, всушност, бор карбидот има многу други уникатни својства, што може да го направи да игра важна улога во абразивите, огноотпорните материјали, нуклеарната индустрија, воздухопловството и други области.
Својства набор карбид
Во однос на физичките својства, тврдоста на бор карбидот е само по дијамантскиот и кубниот бор нитрид, и сепак може да одржува висока цврстина на високи температури, што може да се користи како идеален материјал отпорен на абење на високи температури; густината на бор карбидот е многу мала (теоретска густина е само 2,52 g/cm3), полесна од обичните керамички материјали и може да се користи во воздухопловната област; бор карбидот има силна способност за апсорпција на неутрони, добра термичка стабилност и точка на топење од 2450 °C, па затоа е широко користен и во нуклеарната индустрија. Способноста за апсорпција на неутрони на неутроните може дополнително да се подобри со додавање на Б елементи; материјалите од бор карбид со специфична морфологија и структура имаат и посебни фотоелектрични својства; покрај тоа, бор карбидот има висока точка на топење, висок модул на еластичност, низок коефициент на експанзија и добри. Овие предности го прават потенцијален материјал за примена во многу области како што се металургијата, хемиската индустрија, машинската, воздухопловната и воената индустрија. На пример, делови отпорни на корозија и абење, изработка на непробојни оклопи, контролни прачки за реактори и термоелектрични елементи, итн.
Што се однесува до хемиските својства, бор карбидот не реагира со киселини, алкалии и повеќето неоргански соединенија на собна температура, а на собна температура тешко реагира со кислород и халогени гасови, а неговите хемиски својства се стабилни. Покрај тоа, правот од бор карбид се активира со халоген како средство за боридирање на челик, а борот се инфилтрира на површината на челикот за да формира филм од железен борид, со што се зголемува цврстината и отпорноста на абење на материјалот, а неговите хемиски својства се одлични.
Сите знаеме дека природата на материјалот ја одредува употребата, па во кои апликации бор карбидниот прав има извонредни перформанси?Инженерите од центарот за истражување и развој наУрбанМајнс Технологија.Co., Ltd. го направи следниов резиме.
Примена набор карбид
1. Бор карбид се користи како абразив за полирање
Примената на бор карбид како абразив главно се користи за брусење и полирање на сафир. Меѓу супертврдите материјали, тврдоста на бор карбидот е подобра од онаа на алуминиум оксидот и силициум карбидот, втора по тврдост веднаш по дијамантот и кубниот бор нитрид. Сафирот е најидеалниот материјал за подлога за полупроводнички GaN/Al2O3 диоди што емитуваат светлина (LED), големи интегрирани кола SOI и SOS и суперспроводливи наноструктурни филмови. Мазноста на површината е многу висока и мора да биде ултра-мазна. Без степен на оштетување. Поради високата цврстина и високата тврдост на сафирниот кристал (Мосова тврдост 9), тој им донесе големи тешкотии на преработувачките претпријатија.
Од гледна точка на материјалите и мелењето, најдобрите материјали за обработка и мелење на сафирни кристали се синтетички дијамант, бор карбид, силициум карбид и силициум диоксид. Тврдоста на вештачкиот дијамант е превисока (Мосова тврдост 10), при мелење на сафирната плочка, ќе ја изгребе површината, ќе влијае на пропустливоста на светлината на плочката, а цената е скапа; по сечењето на силициум карбидот, грубоста RA е обично висока, а плошноста е слаба; Сепак, тврдоста на силициумот не е доволна (Мосова тврдост 7), а силата на мелење е слаба, што е долготрајно и трудоинтензивно во процесот на мелење. Затоа, бор карбидниот абразив (Мосова тврдост 9,3) стана најидеален материјал за обработка и мелење на сафирни кристали и има одлични перформанси при двострано мелење на сафирни плочки и назад истенчување и полирање на LED епитаксијални плочки базирани на сафир.
Вреди да се спомене дека кога бор карбидот е над 600 °C, површината ќе се оксидира во B2O3 филм, што ќе го омекне до одреден степен, па затоа не е погоден за суво брусење на превисока температура во абразивни апликации, туку е погоден само за полирање со течно брусење. Сепак, ова својство спречува понатамошна оксидација на B4C, што му дава уникатни предности во примената на огноотпорни материјали.
2. Примена во огноотпорни материјали
Бор карбидот има карактеристики на антиоксидација и отпорност на високи температури. Генерално се користи како напреден обликуван и необликуван огноотпорен материјал и е широко користен во различни области на металургијата, како што се челични печки и мебел за печки.
Со потребите за заштеда на енергија и намалување на потрошувачката во индустријата за железо и челик и топењето на челик со ниска содржина на јаглерод и челик со ултра ниска содржина на јаглерод, истражувањето и развојот на тули со ниска содржина на јаглерод од магнезиум и јаглерод (генерално <8% содржина на јаглерод) со одлични перформанси привлекуваат сè поголемо внимание од домашните и странските индустрии. Во моментов, перформансите на тулите со ниска содржина на јаглерод од магнезиум и јаглерод генерално се подобруваат со подобрување на структурата на врзан јаглерод, оптимизирање на матричната структура на тулите со магнезиум и јаглерод и додавање високоефикасни антиоксиданси. Меѓу нив, се користи графитизиран јаглерод составен од индустриски бор карбид и делумно графитизиран јаглероден црнец. Црниот композитен прав, кој се користи како извор на јаглерод и антиоксиданс за тули со ниска содржина на јаглерод од магнезиум и јаглерод, постигна добри резултати.
Бидејќи бор карбидот ќе омекне до одреден степен на висока температура, тој може да се залепи за површината на други материјални честички. Дури и ако производот е згуснат, оксидниот филм B2O3 на површината може да формира одредена заштита и да игра антиоксидативна улога. Во исто време, бидејќи столбовите кристали генерирани од реакцијата се распределени во матрицата и празнините на огноотпорниот материјал, порозноста се намалува, јачината на средната температура се подобрува, а волуменот на генерираните кристали се шири, што може да го залечи собирањето на волуменот и да ги намали пукнатините.
3. Непробојни материјали што се користат за подобрување на националната одбрана
Поради својата висока тврдост, висока цврстина, мала специфична тежина и високо ниво на балистичка отпорност, бор карбидот е особено во согласност со трендот на лесни непробојни материјали. Тој е најдобриот непробојен материјал за заштита на авиони, возила, оклопи и човечки тела; во моментов,Некои земјипредложија истражување на ефтин бор-карбиден антибалистички оклоп, со цел да се промовира употребата на бор-карбиден антибалистички оклоп во одбранбената индустрија.
4. Примена во нуклеарната индустрија
Бор карбидот има висок пресек на апсорпција на неутрони и широк спектар на неутронска енергија, и е меѓународно признат како најдобар апсорбер на неутрони за нуклеарната индустрија. Меѓу нив, термичкиот пресек на изотопот бор-10 е висок дури 347×10-24 cm2, втор само по неколку елементи како што се гадолиниум, самариум и кадмиум, и е ефикасен термички апсорбер на неутрони. Покрај тоа, бор карбидот е богат со ресурси, отпорен на корозија, добра термичка стабилност, не произведува радиоактивни изотопи и има ниска секундарна енергија на зраци, па затоа бор карбидот е широко користен како контролни материјали и заштитени материјали во нуклеарните реактори.
На пример, во нуклеарната индустрија, реакторот со гасно ладење на висока температура користи систем за исклучување со топка што апсорбира бор како втор систем за исклучување. Во случај на несреќа, кога првиот систем за исклучување ќе откаже, вториот систем за исклучување користи голем број пелети од бор карбид што слободно паѓаат во каналот на рефлектирачкиот слој на јадрото на реакторот итн., за да го исклучи реакторот и да реализира ладно исклучување, при што топката што апсорбира е графитна топка што содржи бор карбид. Главната функција на јадрото од бор карбид во реакторот со гасно ладење на висока температура е да ја контролира моќноста и безбедноста на реакторот. Јаглеродната цигла е импрегнирана со материјал за апсорпција на неутрони од бор карбид, што може да го намали зрачењето на неутроните на садот под притисок на реакторот.
Во моментов, боридните материјали за нуклеарни реактори главно ги вклучуваат следниве материјали: бор карбид (контролни прачки, заштитни прачки), борна киселина (модератор, средство за ладење), борен челик (контролни прачки и материјали за складирање на нуклеарно гориво и нуклеарен отпад), бор европиум (материјал што може да се запали како отров во јадрото) итн.