Karbidi i borit është një kristal i zi me shkëlqim metalik, i njohur edhe si diamant i zi, i cili i përket materialeve jo-metalike inorganike. Aktualisht, të gjithë janë të njohur me materialin e karbidit të borit, i cili mund të jetë për shkak të aplikimit të armaturës antiplumb, sepse ka dendësinë më të ulët midis materialeve qeramike, ka avantazhet e modulit të lartë elastik dhe fortësisë së lartë, dhe mund të arrijë një përdorim të mirë të mikro-frakturës për të thithur predhat. Efekti i energjisë, duke e mbajtur ngarkesën sa më të ulët të jetë e mundur. Por në fakt, karbidi i borit ka shumë veti të tjera unike, të cilat mund ta bëjnë atë të luajë një rol të rëndësishëm në gërryes, materiale zjarrduruese, industrinë bërthamore, hapësirën ajrore dhe fusha të tjera.
Vetitë ekarbid bori
Sa i përket vetive fizike, fortësia e karbidit të borit është vetëm pas diamantit dhe nitritit kub të borit, dhe ai ende mund të ruajë forcë të lartë në temperatura të larta, të cilat mund të përdoren si një material ideal rezistent ndaj konsumimit në temperatura të larta; dendësia e karbidit të borit është shumë e vogël (dendësia teorike është vetëm 2.52 g/cm3), më e lehtë se materialet e zakonshme qeramike dhe mund të përdoret në fushën e hapësirës ajrore; karbidi i borit ka një aftësi të fortë thithëse të neutroneve, stabilitet të mirë termik dhe një pikë shkrirjeje prej 2450 °C, kështu që përdoret gjerësisht edhe në industrinë bërthamore. Aftësia thithëse e neutroneve të neutroneve mund të përmirësohet më tej duke shtuar elementë B; materialet e karbidit të borit me morfologji dhe strukturë specifike kanë gjithashtu veti të veçanta fotoelektrike; përveç kësaj, karbidi i borit ka një pikë të lartë shkrirjeje, modul të lartë elastik, koeficient të ulët zgjerimi dhe të mira. Këto avantazhe e bëjnë atë një material potencial aplikimi në shumë fusha të tilla si metalurgjia, industria kimike, makineritë, industria ajrore dhe ushtarake. Për shembull, pjesë rezistente ndaj korrozionit dhe konsumimit, duke bërë forca të blinduara antiplumb, shufra kontrolli të reaktorit dhe elementë termoelektrikë, etj.
Sa i përket vetive kimike, karbidi i borit nuk reagon me acide, alkale dhe shumicën e komponimeve inorganike në temperaturë ambienti, dhe mezi reagon me oksigjen dhe gazra halogjene në temperaturë ambienti, dhe vetitë e tij kimike janë të qëndrueshme. Përveç kësaj, pluhuri i karbidit të borit aktivizohet nga halogjeni si një agjent për përpunimin e çelikut, dhe bori infiltrohet në sipërfaqen e çelikut për të formuar një film boridi hekuri, duke rritur kështu forcën dhe rezistencën ndaj konsumimit të materialit, dhe vetitë e tij kimike janë të shkëlqyera.
Ne të gjithë e dimë se natyra e materialit përcakton përdorimin, pra në cilat aplikime pluhuri i karbidit të borit ka performancë të jashtëzakonshme?Inxhinierët e qendrës së kërkim-zhvillimit tëTeknologjia e Minierave Urbane.Co., Ltd. bëri përmbledhjen e mëposhtme.
Zbatimi ikarbid bori
1. Karbidi i borit përdoret si gërryes për lustrim
Zbatimi i karbidit të borit si gërryes përdoret kryesisht për bluarjen dhe lustrimin e safirit. Midis materialeve super të forta, fortësia e karbidit të borit është më e mirë se ajo e oksidit të aluminit dhe karbidit të silicit, e dyta vetëm pas diamantit dhe nitritit kub të borit. Safiri është materiali më ideal i substratit për diodat gjysmëpërçuese GaN/Al2O3 që lëshojnë dritë (LED), qarqet e integruara në shkallë të gjerë SOI dhe SOS, dhe filmat superpërçues të nanostrukturës. Lëmimi i sipërfaqes është shumë i lartë dhe duhet të jetë ultra i lëmuar. Pa shkallë dëmtimi. Për shkak të forcës dhe fortësisë së lartë të kristalit të safirit (fortësia Mohs 9), ai ka sjellë vështirësi të mëdha në ndërmarrjet e përpunimit.
Nga perspektiva e materialeve dhe bluarjes, materialet më të mira për përpunimin dhe bluarjen e kristaleve të safirit janë diamanti sintetik, karbidi i borit, karbidi i silicit dhe dioksidi i silicit. Fortësia e diamantit artificial është shumë e lartë (fortësia Mohs 10), kur bluhet pllaka e safirit, do të gërvishtet sipërfaqja, do të ndikojë në transmetimin e dritës së pllakës dhe çmimi është i lartë; pas prerjes së karbidit të silicit, vrazhdësia RA është zakonisht e lartë dhe rrafshësia është e dobët; Megjithatë, fortësia e silicit nuk është e mjaftueshme (fortësia Mohs 7), dhe forca e bluarjes është e dobët, gjë që kërkon kohë dhe punë intensive në procesin e bluarjes. Prandaj, gërryesi i karbidit të borit (fortësia Mohs 9.3) është bërë materiali më ideal për përpunimin dhe bluarjen e kristaleve të safirit, dhe ka performancë të shkëlqyer në bluarjen e dyanshme të pllakës së safirit dhe hollimin dhe lustrimin e pllakës epitaksiale LED me bazë safiri.
Vlen të përmendet se kur karbidi i borit është mbi 600 °C, sipërfaqja do të oksidohet në film B2O3, i cili do ta zbusë atë deri në një farë mase, kështu që nuk është i përshtatshëm për bluarje të thatë në temperaturë shumë të lartë në aplikime gërryese, por vetëm për bluarje të lëngshme lustruese. Megjithatë, kjo veti parandalon oksidimin e mëtejshëm të B4C, duke e bërë atë të ketë avantazhe unike në aplikimin e materialeve zjarrduruese.
2. Zbatimi në materiale zjarrduruese
Karbidi i borit ka karakteristikat e antioksidimit dhe rezistencës ndaj temperaturave të larta. Ai përdoret përgjithësisht si material zjarrdurues i avancuar me dhe pa formë dhe përdoret gjerësisht në fusha të ndryshme të metalurgjisë, siç janë sobat e çelikut dhe mobiljet e furrave.
Me nevojat e kursimit të energjisë dhe uljes së konsumit në industrinë e hekurit dhe çelikut dhe shkrirjen e çelikut me karbon të ulët dhe çelikut me karbon ultra të ulët, kërkimi dhe zhvillimi i tullave me karbon të ulët magnezi-karbon (përgjithësisht <8% përmbajtje karboni) me performancë të shkëlqyer ka tërhequr gjithnjë e më shumë vëmendje nga industritë vendase dhe të huaja. Aktualisht, performanca e tullave me karbon të ulët magnezi-karbon përmirësohet përgjithësisht duke përmirësuar strukturën e karbonit të lidhur, duke optimizuar strukturën matricore të tullave me karbon të ulët dhe duke shtuar antioksidantë me efikasitet të lartë. Midis tyre, përdoret karboni i grafituar i përbërë nga karbit të borit të gradës industriale dhe karboni i zi pjesërisht i grafituar. Pluhuri i zi kompozit, i përdorur si burim karboni dhe antioksidant për tullat me karbon të ulët magnezi-karbon, ka arritur rezultate të mira.
Meqenëse karbidi i borit zbutet deri në një farë mase në temperaturë të lartë, ai mund të ngjitet në sipërfaqen e grimcave të tjera të materialit. Edhe nëse produkti dendësohet, filmi i oksidit B2O3 në sipërfaqe mund të formojë një mbrojtje të caktuar dhe të luajë një rol antioksidues. Në të njëjtën kohë, për shkak se kristalet kolone të gjeneruara nga reaksioni shpërndahen në matricën dhe boshllëqet e materialit zjarrdurues, poroziteti zvogëlohet, forca në temperaturën e mesme përmirësohet dhe vëllimi i kristaleve të gjeneruara zgjerohet, gjë që mund të shërojë tkurrjen e vëllimit dhe të zvogëlojë çarjet.
3. Materiale antiplumb të përdorura për të forcuar mbrojtjen kombëtare
Për shkak të fortësisë së lartë, rezistencës së lartë, gravitetit të vogël specifik dhe nivelit të lartë të rezistencës balistike, karbidi i borit është veçanërisht në përputhje me trendin e materialeve të lehta antiplumb. Është materiali më i mirë antiplumb për mbrojtjen e avionëve, automjeteve, blindazheve dhe trupave njerëzorë; aktualisht,Disa vendekanë propozuar kërkime mbi armaturën antibalistike prej karbit të borit me kosto të ulët, duke synuar të promovojnë përdorimin në shkallë të gjerë të armaturave antibalistike prej karbit të borit në industrinë e mbrojtjes.
4. Zbatimi në industrinë bërthamore
Karbidi i borit ka një prerje tërthore të lartë të absorbimit të neutroneve dhe një spektër të gjerë të energjisë së neutroneve, dhe njihet ndërkombëtarisht si thithësi më i mirë i neutroneve për industrinë bërthamore. Midis tyre, seksioni termik i izotopit të borit-10 është deri në 347×10-24 cm2, i dyti vetëm pas disa elementëve si gadoliniumi, samariumi dhe kadmiumi, dhe është një thithës termik efikas i neutroneve. Përveç kësaj, karbidi i borit është i pasur me burime, rezistent ndaj korrozionit, stabilitet i mirë termik, nuk prodhon izotope radioaktive dhe ka energji të ulët të rrezeve sekondare, kështu që karbidi i borit përdoret gjerësisht si material kontrolli dhe material mbrojtës në reaktorët bërthamorë.
Për shembull, në industrinë bërthamore, reaktori i ftohur me gaz në temperaturë të lartë përdor sistemin e mbylljes me top thithës të borit si sistem të dytë mbylljeje. Në rast aksidenti, kur sistemi i parë i mbylljes dështon, sistemi i dytë i mbylljes përdor një numër të madh kokrrizash të karbitit të borit që bien lirisht në kanalin e shtresës reflektuese të bërthamës së reaktorit, etj., për të fikur reaktorin dhe për të realizuar mbylljen e ftohtë, ku topi thithës është një top grafiti që përmban karbit të borit. Funksioni kryesor i bërthamës së karbit të borit në reaktorin e ftohur me gaz në temperaturë të lartë është të kontrollojë fuqinë dhe sigurinë e reaktorit. Tulla e karbonit është e impregnuar me material thithës të neutroneve të karbit të borit, i cili mund të zvogëlojë rrezatimin e neutroneve të enës nën presion të reaktorit.
Aktualisht, materialet e boridit për reaktorët bërthamorë përfshijnë kryesisht materialet e mëposhtme: karbid bori (shufra kontrolli, shufra mbrojtës), acid borik (moderator, ftohës), çelik bori (shufra kontrolli dhe materiale ruajtëse për karburant bërthamor dhe mbetje bërthamore), bor europium (material helmues i djegshëm në bërthamë), etj.