Борын карбид нь металл гялбаатай хар талст бөгөөд хар алмааз гэгддэг бөгөөд органик бус металл бус материалд хамаардаг. Одоогийн байдлаар хүн бүр борын карбидын материалыг мэддэг бөгөөд энэ нь сум нэвтэрдэггүй хуяг хэрэглэснээс үүдэлтэй байж болох юм, учир нь энэ нь керамик материалын дунд хамгийн бага нягтралтай, өндөр уян хатан модуль, өндөр хатуулагтай давуу талтай бөгөөд сумыг шингээхэд бичил хугарлыг сайн ашиглаж чаддаг. Ачааллыг аль болох бага байлгахын зэрэгцээ энергийн нөлөө. Гэхдээ үнэндээ борын карбид нь бусад олон өвөрмөц шинж чанартай бөгөөд энэ нь зүлгүүр, галд тэсвэртэй материал, цөмийн үйлдвэрлэл, сансар судлал болон бусад салбарт чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Шинж чанаруудборын карбид
Физик шинж чанарын хувьд борын карбидын хатуулаг нь зөвхөн алмаз болон куб борын нитридийн дараа ордог бөгөөд өндөр температурт өндөр бат бэхийг хадгалж чаддаг бөгөөд үүнийг өндөр температурт элэгдэлд тэсвэртэй материал болгон ашиглаж болно; борын карбидын нягтрал нь маш бага (онолын нягтрал нь ердөө 2.52 г/см3), ердийн керамик материалаас хөнгөн бөгөөд сансар судлалын салбарт ашиглаж болно; борын карбид нь хүчтэй нейтрон шингээх чадвартай, сайн дулааны тогтвортой байдалтай, 2450°C хайлах цэгтэй тул цөмийн салбарт өргөн хэрэглэгддэг. Нейтроны нейтрон шингээх чадварыг В элементүүдийг нэмснээр улам сайжруулж болно; тодорхой морфологи, бүтэцтэй борын карбидын материалууд нь тусгай фотоэлектрик шинж чанартай байдаг; үүнээс гадна борын карбид нь өндөр хайлах цэг, өндөр уян хатан модуль, бага тэлэлтийн коэффициенттэй бөгөөд сайн. Эдгээр давуу талууд нь үүнийг металлурги, химийн үйлдвэрлэл, машин механизм, сансар судлал, цэргийн үйлдвэрлэл зэрэг олон салбарт ашиглах боломжтой материал болгодог. Жишээлбэл, зэврэлтэнд тэсвэртэй болон элэгдэлд тэсвэртэй эд анги, сум нэвтэрдэггүй хуяг, реакторын удирдлагын саваа, термоэлектрик элементүүд гэх мэт.
Химийн шинж чанарын хувьд борын карбид нь өрөөний температурт хүчил, шүлт болон ихэнх органик бус нэгдлүүдтэй урвалд ордоггүй бөгөөд өрөөний температурт хүчилтөрөгч болон галоген хийтэй бараг урвалд ордоггүй бөгөөд химийн шинж чанар нь тогтвортой байдаг. Үүнээс гадна, борын карбидын нунтаг нь галогенээр гангийн боржуулагч бодис болгон идэвхжиж, бор нь гангийн гадаргуу дээр нэвчиж, төмрийн боридын хальс үүсгэдэг бөгөөд ингэснээр материалын бат бөх чанар, элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлдэг бөгөөд химийн шинж чанар нь маш сайн байдаг.
Бид бүгд материалын шинж чанар нь хэрэглээг тодорхойлдог гэдгийг мэддэг, тэгвэл бор карбидын нунтаг ямар хэрэглээнд онцгой гүйцэтгэлтэй байдаг вэ?Судалгаа, хөгжүүлэлтийн төвийн инженерүүдУрбанМайнс Технологи.ХХК нь дараах дүгнэлтийг хийв.
Хэрэглээборын карбид
1. Бор карбидыг өнгөлгөөний зүлгүүр болгон ашигладаг
Бор карбидыг зүлгүүр болгон ашиглах нь голчлон индранил чулууг нунтаглах, өнгөлөхөд ашиглагддаг. Хэт хатуу материалуудын дунд бор карбидын хатуулаг нь хөнгөн цагааны исэл, цахиурын карбидаас илүү сайн бөгөөд алмааз болон куб бор нитридийн дараа хоёрдугаарт ордог. Индранил чулуу нь хагас дамжуулагч GaN/Al 2 O3 гэрэл ялгаруулах диод (LED), том хэмжээний SOI ба SOS интеграл хэлхээ, хэт дамжуулагч нано бүтцийн хальсны хувьд хамгийн тохиромжтой суурь материал юм. Гадаргуугийн гөлгөр байдал нь маш өндөр бөгөөд хэт гөлгөр байх ёстой. Гэмтлийн зэрэг байхгүй. Индранил талстын өндөр бат бэх, өндөр хатуулаг (Могсын хатуулаг 9)-аас шалтгаалан боловсруулах үйлдвэрүүдэд ихээхэн бэрхшээл учруулж байна.
Материал болон нунтаглалтын үүднээс авч үзвэл, индранил талстыг боловсруулах, нунтаглах хамгийн сайн материал бол синтетик алмаз, борын карбид, цахиурын карбид, цахиурын давхар исэл юм. Хиймэл алмазын хатуулаг хэт өндөр (Могсын хатуулаг 10) бөгөөд индранил талстыг нунтаглахад гадаргууг зурж, талстыг гэрэл нэвтрүүлэхэд нөлөөлдөг бөгөөд үнэ нь үнэтэй байдаг; цахиурын карбидыг зүссэний дараа барзгар RA нь ихэвчлэн өндөр, тэгш байдал муу байдаг; Гэсэн хэдий ч цахиурын хатуулаг хангалтгүй (Могсын хатуулаг 7), нунтаглах хүч муу байдаг нь нунтаглах процесст цаг хугацаа, хөдөлмөр их шаарддаг. Тиймээс борын карбидын зүлгүүр (Могсын хатуулаг 9.3) нь индранил талстыг боловсруулах, нунтаглах хамгийн тохиромжтой материал болсон бөгөөд индранил талстыг хоёр талт нунтаглах, индранил дээр суурилсан LED эпитаксиаль талстыг арагш нь нимгэрүүлэх, өнгөлөх маш сайн гүйцэтгэлтэй байдаг.
Борын карбид 600°C-аас дээш температурт байх үед гадаргуу нь B2O3 хальс болж исэлдэж, тодорхой хэмжээгээр зөөлрөх тул зүлгүүрийн хэрэглээнд хэт өндөр температурт хуурай нунтаглахад тохиромжгүй, зөвхөн шингэн нунтаглалтыг өнгөлөхөд тохиромжтой гэдгийг дурдах нь зүйтэй. Гэсэн хэдий ч энэ шинж чанар нь B4C-ийг цаашид исэлдэхээс сэргийлж, галд тэсвэртэй материалын хэрэглээнд өвөрмөц давуу талтай болгодог.
2. Галд тэсвэртэй материалд хэрэглэх
Бор карбид нь исэлдэлтийн эсрэг болон өндөр температурт тэсвэртэй шинж чанартай бөгөөд ерөнхийдөө дэвшилтэт хэлбэртэй болон хэлбэргүй галд тэсвэртэй материал болгон ашигладаг бөгөөд ган зуух, зуухны тавилга зэрэг металлургийн янз бүрийн салбарт өргөн хэрэглэгддэг.
Төмөр, гангийн үйлдвэрт эрчим хүч хэмнэх, хэрэглээг бууруулах, бага нүүрстөрөгчийн ган болон хэт бага нүүрстөрөгчийн ган хайлуулах хэрэгцээтэй холбогдуулан маш сайн гүйцэтгэлтэй бага нүүрстөрөгчийн магнези-нүүрстөрөгчийн тоосго (ерөнхийдөө <8% нүүрстөрөгчийн агууламжтай)-ийн судалгаа, хөгжүүлэлт нь дотоод, гадаадын салбарын анхаарлыг улам бүр татаж байна. Одоогийн байдлаар бага нүүрстөрөгчийн магнези-нүүрстөрөгчийн тоосгоны гүйцэтгэлийг ерөнхийдөө холбосон нүүрстөрөгчийн бүтцийг сайжруулах, магнези-нүүрстөрөгчийн тоосгоны матрицын бүтцийг оновчтой болгох, өндөр үр ашигтай антиоксидант нэмэх замаар сайжруулж байна. Эдгээрийн дотор үйлдвэрлэлийн зориулалттай борын карбид болон хэсэгчлэн графитжуулсан нүүрстөрөгчийн хараас бүрдсэн бал чулуужуулсан нүүрстөрөгчийг ашигладаг. Бага нүүрстөрөгчийн магнези-нүүрстөрөгчийн тоосгоны нүүрстөрөгчийн эх үүсвэр болон антиоксидант болгон ашигладаг хар нийлмэл нунтаг нь сайн үр дүнд хүрсэн.
Борын карбид нь өндөр температурт тодорхой хэмжээгээр зөөлөрдөг тул бусад материалын хэсгүүдийн гадаргуу дээр наалдаж болно. Бүтээгдэхүүн нягтарсан ч гэсэн гадаргуу дээрх B2O3 оксидын хальс нь тодорхой хамгаалалт үүсгэж, исэлдэлтийн эсрэг үүрэг гүйцэтгэдэг. Үүний зэрэгцээ, урвалын үр дүнд үүссэн багана хэлбэртэй талстууд нь галд тэсвэртэй материалын матриц болон завсар зайд тархсан тул нүх сүв нь буурч, орчны температурын бат бэх сайжирч, үүссэн талстуудын эзэлхүүн тэлж, эзэлхүүний агшилтыг эдгээж, ан цавыг багасгадаг.
3. Үндэсний батлан хамгаалахын чадварыг сайжруулахад ашигладаг сум нэвтэрдэггүй материалууд
Өндөр хатуулаг, өндөр бат бэх, бага хувийн таталцал, өндөр түвшний баллистик эсэргүүцэл зэргээс шалтгаалан борын карбид нь хөнгөн сум нэвтэрдэггүй материалын чиг хандлагад онцгой нийцдэг. Энэ нь онгоц, тээврийн хэрэгсэл, хуяг дуулга, хүний биеийг хамгаалах хамгийн сайн сум нэвтэрдэггүй материал юм; одоогоор,Зарим улс орнуудбатлан хамгаалах салбарт бор карбидын баллистик эсэргүүцлийн хуяг дуулга өргөн хүрээнд ашиглагдахыг дэмжих зорилгоор хямд өртөгтэй бор карбидын баллистик эсэргүүцлийн хуяг дуулга судалгааг санал болгов.
4. Цөмийн салбарт хэрэглэх нь
Борын карбид нь өндөр нейтрон шингээлтийн хөндлөн огтлолтой, өргөн нейтроны энергийн спектртэй бөгөөд цөмийн үйлдвэрлэлийн хамгийн сайн нейтрон шингээгч гэдгээрээ олон улсад хүлээн зөвшөөрөгдсөн. Тэдгээрийн дотор бор-10 изотопын дулааны хэсэг нь 347×10-24 см2 хүртэл өндөр бөгөөд гадолиний, самарий, кадми зэрэг цөөн хэдэн элементийн дараа ордог бөгөөд үр ашигтай дулааны нейтрон шингээгч юм. Үүнээс гадна, борын карбид нь баялаг нөөцтэй, зэврэлтэнд тэсвэртэй, дулааны тогтвортой байдал сайтай, цацраг идэвхт изотоп үүсгэдэггүй, хоёрдогч цацрагийн энерги багатай тул борын карбидыг цөмийн реакторуудад хяналтын материал, хамгаалалтын материал болгон өргөн ашигладаг.
Жишээлбэл, цөмийн салбарт өндөр температурт хийн хөргөлттэй реактор нь хоёр дахь унтраах систем болгон бор шингээгч бөмбөлөг хаах системийг ашигладаг. Осол гарсан тохиолдолд эхний унтраах систем эвдэрсэн үед хоёр дахь унтраах систем нь реакторын цөмийн тусгал давхаргын сувагт чөлөөтэй унах гэх мэт олон тооны бор карбидын үрэл ашиглан реакторыг унтрааж, хүйтэн унтраалт хийдэг бөгөөд шингээгч бөмбөлөг нь бор карбид агуулсан бал чулуун бөмбөлөг юм. Өндөр температурт хийн хөргөлттэй реакторын бор карбидын цөмийн гол үүрэг нь реакторын хүч чадал, аюулгүй байдлыг хянах явдал юм. Нүүрстөрөгчийн тоосгыг бор карбидын нейтрон шингээгч материалаар шингээсэн бөгөөд энэ нь реакторын даралтын савны нейтроны цацрагийг бууруулж чаддаг.
Одоогийн байдлаар цөмийн реакторын боридын материалд голчлон дараах материалууд багтдаг: борын карбид (хяналтын саваа, хамгаалалтын саваа), борын хүчил (зөөлрүүлэгч, хөргөлтийн бодис), борын ган (цөмийн түлш болон цөмийн хаягдлыг хянах саваа болон хадгалах материал), бор европиум (цөм шатдаг хортой материал) гэх мэт.