Il-karbur tal-boron huwa kristall iswed b'tleqqija metallika, magħruf ukoll bħala djamant iswed, li jappartjeni għall-materjali inorganiċi mhux metalliċi. Bħalissa, kulħadd huwa familjari mal-materjal tal-karbur tal-boron, li jista' jkun dovut għall-applikazzjoni ta' armatura kontra l-balal, għaliex għandu l-inqas densità fost il-materjali taċ-ċeramika, għandu l-vantaġġi ta' modulu elastiku għoli u ebusija għolja, u jista' jikseb użu tajjeb tal-mikro-frattura biex jassorbi l-projettili. L-effett tal-enerġija, filwaqt li jżomm it-tagħbija baxxa kemm jista' jkun. Iżda fil-fatt, il-karbur tal-boron għandu ħafna proprjetajiet uniċi oħra, li jistgħu jagħmluh ikollu rwol importanti fl-abrażivi, materjali refrattorji, l-industrija nukleari, l-ajruspazju u oqsma oħra.
Proprjetajiet ta'karbur tal-boron
F'termini ta' proprjetajiet fiżiċi, l-ebusija tal-karbur tal-boron hija biss wara d-djamant u n-nitrur tal-boron kubu, u xorta jista' jżomm saħħa għolja f'temperaturi għoljin, li jista' jintuża bħala materjal ideali reżistenti għall-użu f'temperatura għolja; id-densità tal-karbur tal-boron hija żgħira ħafna (id-densità teoretika hija biss 2.52 g/cm3), eħfef minn materjali taċ-ċeramika ordinarji, u jista' jintuża fil-qasam aerospazjali; il-karbur tal-boron għandu kapaċità qawwija ta' assorbiment tan-newtroni, stabbiltà termali tajba, u punt tat-tidwib ta' 2450 °C, għalhekk huwa wkoll użat ħafna fl-industrija nukleari. Il-kapaċità ta' assorbiment tan-newtroni tan-newtroni tista' titjieb aktar billi jiżdiedu elementi B; materjali tal-karbur tal-boron b'morfoloġija u struttura speċifiċi għandhom ukoll proprjetajiet fotoelettriċi speċjali; barra minn hekk, il-karbur tal-boron għandu punt tat-tidwib għoli, modulu elastiku għoli, koeffiċjent ta' espansjoni baxx u saħħa tajba. Dawn il-vantaġġi jagħmluh materjal ta' applikazzjoni potenzjali f'ħafna oqsma bħall-metallurġija, l-industrija kimika, il-makkinarju, l-ajruspazju u l-industrija militari. Pereżempju, partijiet reżistenti għall-korrużjoni u reżistenti għall-użu, armatura kontra l-balal, vireg tal-kontroll tar-reatturi u elementi termoelettriċi, eċċ.
F'termini ta' proprjetajiet kimiċi, il-boron carbide ma jirreaġixxix ma' aċidi, alkali u l-biċċa l-kbira tal-komposti inorganiċi f'temperatura tal-kamra, u bilkemm jirreaġixxi mal-ossiġnu u l-gassijiet aloġeni f'temperatura tal-kamra, u l-proprjetajiet kimiċi tiegħu huma stabbli. Barra minn hekk, it-trab tal-boron carbide jiġi attivat mill-aloġenu bħala aġent tal-boriding tal-azzar, u l-boron jiġi infiltrat fuq il-wiċċ tal-azzar biex jifforma film tal-borur tal-ħadid, u b'hekk itejjeb is-saħħa u r-reżistenza għall-użu tal-materjal, u l-proprjetajiet kimiċi tiegħu huma eċċellenti.
Ilkoll nafu li n-natura tal-materjal tiddetermina l-użu, allura f'liema applikazzjonijiet it-trab tal-karbur tal-boron għandu prestazzjoni eċċellenti?L-inġiniera taċ-ċentru ta' Riċerka u Żvilupp ta'UrbanMines Tech.Co., Ltd. għamlet is-sommarju li ġej.
Applikazzjoni ta'karbur tal-boron
1. Il-karbur tal-boron jintuża bħala abrażiv tal-lostru
L-applikazzjoni tal-karbur tal-boron bħala abrażiv tintuża prinċipalment għat-tħin u l-illustrar taż-żaffir. Fost il-materjali superiebsin, l-ebusija tal-karbur tal-boron hija aħjar minn dik tal-ossidu tal-aluminju u l-karbur tas-silikon, it-tieni biss għad-djamant u n-nitrur tal-boron kubu. Iż-żaffir huwa l-aktar materjal ta' sottostrat ideali għal dijodi li jarmu d-dawl (LEDs) semikondutturi GaN/Al2O3, ċirkwiti integrati fuq skala kbira SOI u SOS, u films nanostrutturali superkonduttivi. Il-lixx tal-wiċċ huwa għoli ħafna u għandu jkun ultra-lixx mingħajr ebda grad ta' ħsara. Minħabba s-saħħa għolja u l-ebusija għolja tal-kristall taż-żaffir (ebusija Mohs 9), dan ġab diffikultajiet kbar għall-intrapriżi tal-ipproċessar.
Mill-perspettiva tal-materjali u t-tħin, l-aqwa materjali għall-ipproċessar u t-tħin tal-kristalli taż-żaffir huma djamanti sintetiċi, karbur tal-boron, karbur tas-silikon, u dijossidu tas-silikon. L-ebusija tad-djamanti artifiċjali hija għolja wisq (ebusija Mohs 10) meta tħin il-wejfer taż-żaffir, dan se tobrox il-wiċċ, jaffettwa t-trażmittanza tad-dawl tal-wejfer, u l-prezz huwa għoli; wara li taqta’ l-karbur tas-silikon, il-ħruxija RA ġeneralment tkun għolja u l-flatness hija fqira; Madankollu, l-ebusija tas-silika mhix biżżejjed (ebusija Mohs 7), u l-forza tat-tħin hija fqira, li tieħu ħafna ħin u ħafna xogħol fil-proċess tat-tħin. Għalhekk, l-abrażiv tal-karbur tal-boron (ebusija Mohs 9.3) sar l-aktar materjal ideali għall-ipproċessar u t-tħin tal-kristalli taż-żaffir, u għandu prestazzjoni eċċellenti fit-tħin b'żewġ naħat ta' wejfers taż-żaffir u t-tnaqqija u l-illustrar lura ta' wejfers epitassjali LED ibbażati fuq iż-żaffir.
Ta' min isemmi li meta l-karbur tal-boron ikun 'il fuq minn 600°C, il-wiċċ jiġi ossidizzat f'film B2O3, li jrattab sa ċertu punt, għalhekk mhuwiex adattat għal tħin niexef f'temperatura għolja wisq f'applikazzjonijiet li joborxu, adattat biss għal-lustrar tat-tħin likwidu. Madankollu, din il-proprjetà tipprevjeni li l-B4C jiġi ossidizzat aktar, u b'hekk ikollu vantaġġi uniċi fl-applikazzjoni ta' materjali refrattorji.
2. Applikazzjoni f'materjali refrattorji
Il-karbur tal-boron għandu l-karatteristiċi ta' anti-ossidazzjoni u reżistenza għat-temperatura għolja. Ġeneralment jintuża bħala materjal refrattorju b'forma avvanzata u mingħajr forma u jintuża ħafna f'diversi oqsma tal-metallurġija, bħal stufi tal-azzar u għamara tal-forn.
Bil-ħtiġijiet tal-iffrankar tal-enerġija u t-tnaqqis tal-konsum fl-industrija tal-ħadid u l-azzar u t-tidwib tal-azzar b'livell baxx ta' karbonju u azzar b'livell ultra-baxx ta' karbonju, ir-riċerka u l-iżvilupp ta' briks tal-manjeżja-karbonju b'livell baxx ta' karbonju (ġeneralment <8% kontenut ta' karbonju) b'prestazzjoni eċċellenti ġibdu aktar u aktar attenzjoni mill-industriji domestiċi u barranin. Fil-preżent, il-prestazzjoni tal-briks tal-manjeżja-karbonju b'livell baxx ta' karbonju ġeneralment titjieb billi tittejjeb l-istruttura tal-karbonju magħqud, tiġi ottimizzata l-istruttura tal-matriċi tal-briks tal-manjeżja-karbonju, u jiżdiedu antiossidanti ta' effiċjenza għolja. Fost dawn, jintuża karbonju grafitizzat magħmul minn karbur tal-boron ta' grad industrijali u karbonju iswed parzjalment grafitizzat. Trab kompost iswed, użat bħala sors ta' karbonju u antiossidant għall-briks tal-manjeżja-karbonju b'livell baxx ta' karbonju, kiseb riżultati tajbin.
Peress li l-karbur tal-boron jirtab sa ċertu punt f'temperatura għolja, jista' jitwaħħal mal-wiċċ ta' partiċelli oħra ta' materjal. Anke jekk il-prodott ikun densifikat, il-film tal-ossidu B2O3 fuq il-wiċċ jista' jifforma ċerta protezzjoni u jkollu rwol anti-ossidattiv. Fl-istess ħin, minħabba li l-kristalli kolonnari ġġenerati mir-reazzjoni huma mqassma fil-matriċi u l-lakuni tal-materjal refrattorju, il-porożità titnaqqas, is-saħħa tat-temperatura medja titjieb, u l-volum tal-kristalli ġġenerati jespandi, li jista' jfejjaq it-tnaqqis tal-volum u jnaqqas ix-xquq.
3. Materjali kontra l-balal użati biex itejbu d-difiża nazzjonali
Minħabba l-ebusija għolja tiegħu, is-saħħa għolja, il-gravità speċifika żgħira, u l-livell għoli ta' reżistenza ballistika, il-karbur tal-boron huwa partikolarment konformi max-xejra ta' materjali ħfief kontra l-balal. Huwa l-aqwa materjal kontra l-balal għall-protezzjoni ta' ajruplani, vetturi, armatura, u ġisem uman; bħalissa,Xi pajjiżiipproponew riċerka dwar armatura antiballistika tal-karbur tal-boron bi prezz baxx, bil-għan li jippromwovu l-użu fuq skala kbira ta' armatura antiballistika tal-karbur tal-boron fl-industrija tad-difiża.
4. Applikazzjoni fl-industrija nukleari
Il-karbur tal-boron għandu sezzjoni trasversali għolja ta' assorbiment tan-newtroni u spettru wiesa' ta' enerġija tan-newtroni, u huwa rikonoxxut internazzjonalment bħala l-aqwa assorbitur tan-newtroni għall-industrija nukleari. Fost dawn, is-sezzjoni termali tal-iżotopu boron-10 hija għolja daqs 347 × 10-24 cm2, it-tieni biss wara ftit elementi bħall-gadolinju, is-samarju, u l-kadmju, u huwa assorbitur termali tan-newtroni effiċjenti. Barra minn hekk, il-karbur tal-boron huwa rikk fir-riżorsi, reżistenti għall-korrużjoni, stabbiltà termali tajba, ma jipproduċix iżotopi radjuattivi, u għandu enerġija baxxa ta' raġġi sekondarji, għalhekk il-karbur tal-boron jintuża ħafna bħala materjali ta' kontroll u materjali ta' lqugħ fir-reatturi nukleari.
Pereżempju, fl-industrija nukleari, ir-reattur imkessaħ bil-gass f'temperatura għolja juża sistema ta' għeluq b'ballun li jassorbi l-boron bħala t-tieni sistema ta' għeluq. F'każ ta' aċċident, meta l-ewwel sistema ta' għeluq tfalli, it-tieni sistema ta' għeluq tuża numru kbir ta' pritkuni tal-karbur tal-boron li jaqgħu fil-kanal tas-saff riflettiv tal-qalba tar-reattur, eċċ., biex titfi r-reattur u twettaq għeluq kiesaħ, fejn il-ballun li jassorbi huwa ballun tal-grafita li fih il-karbur tal-boron. Il-funzjoni ewlenija tal-qalba tal-karbur tal-boron fir-reattur imkessaħ bil-gass f'temperatura għolja hija li tikkontrolla l-qawwa u s-sigurtà tar-reattur. Il-briks tal-karbonju huwa mimli b'materjal li jassorbi n-newtroni tal-karbur tal-boron, li jista' jnaqqas l-irradjazzjoni tan-newtroni tal-kontenitur tal-pressjoni tar-reattur.
Fil-preżent, il-materjali tal-borur għar-reatturi nukleari jinkludu prinċipalment il-materjali li ġejjin: karbur tal-boron (vireg tal-kontroll, vireg tal-ilqugħ), aċidu boriku (moderatur, likwidu li jkessaħ), azzar tal-boron (vireg tal-kontroll u materjali tal-ħażna għal fjuwil nukleari u skart nukleari), boron Europium (materjal velenuż li jinħaraq fil-qalba), eċċ.