బోరాన్ కార్బైడ్ అనేది లోహపు మెరుపుతో కూడిన ఒక నల్లటి స్ఫటికం, దీనిని నల్ల వజ్రం అని కూడా పిలుస్తారు మరియు ఇది అకర్బన అలోహ పదార్థాల వర్గానికి చెందినది. ప్రస్తుతం, బోరాన్ కార్బైడ్ పదార్థం గురించి అందరికీ బాగా తెలుసు. దీనికి కారణం బహుశా బుల్లెట్ప్రూఫ్ కవచంలో దీనిని ఉపయోగించడమే కావచ్చు. ఎందుకంటే, సిరామిక్ పదార్థాలలో దీనికి అత్యల్ప సాంద్రత ఉండటం, అధిక స్థితిస్థాపక గుణకం మరియు అధిక కాఠిన్యం వంటి ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి. అంతేకాకుండా, ఇది సూక్ష్మ-పగుళ్లను ఉపయోగించి ప్రక్షేపకాల శక్తిని గ్రహించగలదు, అదే సమయంలో భారాన్ని వీలైనంత తక్కువగా ఉంచుతుంది. కానీ వాస్తవానికి, బోరాన్ కార్బైడ్కు అనేక ఇతర ప్రత్యేక లక్షణాలు ఉన్నాయి, ఇవి రాపిడి పదార్థాలు, వక్రీభవన పదార్థాలు, అణు పరిశ్రమ, ఏరోస్పేస్ మరియు ఇతర రంగాలలో దీనికి ఒక ముఖ్యమైన పాత్రను అందించగలవు.
లక్షణాలుబోరాన్ కార్బైడ్
భౌతిక లక్షణాల పరంగా, బోరాన్ కార్బైడ్ యొక్క కాఠిన్యం వజ్రం మరియు క్యూబిక్ బోరాన్ నైట్రైడ్ తర్వాత రెండవ స్థానంలో ఉంటుంది, మరియు ఇది అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కూడా అధిక బలాన్ని నిలుపుకోగలదు, అందువల్ల దీనిని ఒక ఆదర్శవంతమైన అధిక-ఉష్ణోగ్రత అరుగుదల-నిరోధక పదార్థంగా ఉపయోగించవచ్చు; బోరాన్ కార్బైడ్ యొక్క సాంద్రత చాలా తక్కువ (సైద్ధాంతిక సాంద్రత కేవలం 2.52 గ్రా/సెం.మీ³), ఇది సాధారణ సిరామిక్ పదార్థాల కంటే తేలికైనది, మరియు దీనిని ఏరోస్పేస్ రంగంలో ఉపయోగించవచ్చు; బోరాన్ కార్బైడ్కు బలమైన న్యూట్రాన్ శోషణ సామర్థ్యం, మంచి ఉష్ణ స్థిరత్వం, మరియు 2450 °C ద్రవీభవన స్థానం ఉన్నాయి, కాబట్టి దీనిని అణు పరిశ్రమలో కూడా విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు. B మూలకాలను జోడించడం ద్వారా న్యూట్రాన్ శోషణ సామర్థ్యాన్ని మరింత మెరుగుపరచవచ్చు; నిర్దిష్ట స్వరూపం మరియు నిర్మాణం కలిగిన బోరాన్ కార్బైడ్ పదార్థాలు ప్రత్యేకమైన కాంతివిద్యుత్ లక్షణాలను కూడా కలిగి ఉంటాయి; అదనంగా, బోరాన్ కార్బైడ్కు అధిక ద్రవీభవన స్థానం, అధిక స్థితిస్థాపక గుణకం, తక్కువ వ్యాకోచ గుణకం మరియు మంచి లక్షణాలు ఉన్నాయి. ఈ ప్రయోజనాలు దీనిని లోహశాస్త్రం, రసాయన పరిశ్రమ, యంత్రాలు, ఏరోస్పేస్ మరియు సైనిక పరిశ్రమ వంటి అనేక రంగాలలో సంభావ్య అనువర్తన పదార్థంగా చేస్తాయి. ఉదాహరణకు, తుప్పు నిరోధక మరియు అరుగుదల నిరోధక భాగాలు, బుల్లెట్ప్రూఫ్ కవచం తయారీ, రియాక్టర్ నియంత్రణ కడ్డీలు మరియు థర్మోఎలెక్ట్రిక్ మూలకాలు మొదలైనవి.
రసాయన ధర్మాల పరంగా, బోరాన్ కార్బైడ్ గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఆమ్లాలు, క్షారాలు మరియు చాలా అకర్బన సమ్మేళనాలతో చర్య జరపదు, మరియు ఆక్సిజన్, హాలోజన్ వాయువులతో దాదాపుగా చర్య జరపదు, దీని రసాయన ధర్మాలు స్థిరంగా ఉంటాయి. అంతేకాకుండా, బోరాన్ కార్బైడ్ పొడిని హాలోజన్తో స్టీల్ బోరైడింగ్ ఏజెంట్గా ఉత్తేజపరిచినప్పుడు, బోరాన్ స్టీల్ ఉపరితలంపైకి చొచ్చుకుపోయి ఐరన్ బోరైడ్ పొరను ఏర్పరుస్తుంది. దీనివల్ల ఆ పదార్థం యొక్క బలం మరియు అరుగుదల నిరోధకత పెరుగుతాయి, మరియు దీని రసాయన ధర్మాలు అద్భుతంగా ఉంటాయి.
పదార్థం యొక్క స్వభావమే దాని ఉపయోగాన్ని నిర్ధారిస్తుందని మనందరికీ తెలుసు, అయితే బోరాన్ కార్బైడ్ పౌడర్ ఏయే అనువర్తనాలలో అత్యుత్తమ పనితీరును కనబరుస్తుంది?R&D కేంద్రంలోని ఇంజనీర్లుఅర్బన్మైన్స్ టెక్.కంపెనీ, లిమిటెడ్ ఈ క్రింది సారాంశాన్ని తయారు చేసింది.
అప్లికేషన్బోరాన్ కార్బైడ్
1. బోరాన్ కార్బైడ్ను పాలిషింగ్ అబ్రేసివ్గా ఉపయోగిస్తారు
రాపిడి పదార్థంగా బోరాన్ కార్బైడ్ను ప్రధానంగా నీలమణిని రుద్దడానికి మరియు పాలిష్ చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. అత్యంత కఠినమైన పదార్థాలలో, బోరాన్ కార్బైడ్ యొక్క కఠినత్వం అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ మరియు సిలికాన్ కార్బైడ్ కంటే మెరుగైనది, ఇది వజ్రం మరియు క్యూబిక్ బోరాన్ నైట్రైడ్ తర్వాత రెండవ స్థానంలో ఉంది. సెమీకండక్టర్ GaN/Al₂O3 కాంతి-ఉద్గార డయోడ్లు (LEDలు), పెద్ద-స్థాయి ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్లు SOI మరియు SOS, మరియు సూపర్కండక్టింగ్ నానోస్ట్రక్చర్ ఫిల్మ్లకు నీలమణి అత్యంత ఆదర్శవంతమైన ఆధార పదార్థం. దీని ఉపరితలం యొక్క నునుపు చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఎటువంటి నష్టం లేకుండా అత్యంత నునుపుగా ఉండాలి. నీలమణి స్ఫటికం యొక్క అధిక బలం మరియు అధిక కఠినత్వం (మోహ్స్ కఠినత్వం 9) కారణంగా, ఇది ప్రాసెసింగ్ సంస్థలకు గొప్ప ఇబ్బందులను తెచ్చిపెట్టింది.
పదార్థాలు మరియు గ్రైండింగ్ దృక్కోణం నుండి చూస్తే, సఫైర్ క్రిస్టల్స్ను ప్రాసెస్ చేయడానికి మరియు గ్రైండ్ చేయడానికి ఉత్తమమైన పదార్థాలు సింథటిక్ డైమండ్, బోరాన్ కార్బైడ్, సిలికాన్ కార్బైడ్ మరియు సిలికాన్ డయాక్సైడ్. కృత్రిమ వజ్రం యొక్క కాఠిన్యం చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది (మోహ్స్ కాఠిన్యం 10). సఫైర్ వేఫర్ను గ్రైండ్ చేసేటప్పుడు, అది ఉపరితలాన్ని గీరుతుంది, వేఫర్ యొక్క కాంతి ప్రసరణను ప్రభావితం చేస్తుంది మరియు దాని ధర కూడా ఎక్కువ. సిలికాన్ కార్బైడ్ను కత్తిరించిన తర్వాత, దాని గరుకుదనం RA సాధారణంగా ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు సమతలం తక్కువగా ఉంటుంది. అయితే, సిలికా యొక్క కాఠిన్యం సరిపోదు (మోహ్స్ కాఠిన్యం 7), మరియు గ్రైండింగ్ బలం కూడా తక్కువగా ఉంటుంది. దీనివల్ల గ్రైండింగ్ ప్రక్రియలో ఎక్కువ సమయం మరియు శ్రమ పడుతుంది. అందువల్ల, బోరాన్ కార్బైడ్ అబ్రేసివ్ (మోహ్స్ కాఠిన్యం 9.3) సఫైర్ క్రిస్టల్స్ను ప్రాసెస్ చేయడానికి మరియు గ్రైండ్ చేయడానికి అత్యంత ఆదర్శవంతమైన పదార్థంగా మారింది. ఇది సఫైర్ వేఫర్ల డబుల్-సైడెడ్ గ్రైండింగ్లో మరియు సఫైర్ ఆధారిత LED ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ల బ్యాక్ థిన్నింగ్ మరియు పాలిషింగ్లో అద్భుతమైన పనితీరును కనబరుస్తుంది.
ఇక్కడ గమనించాల్సిన విషయం ఏమిటంటే, బోరాన్ కార్బైడ్ 600 ° C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతకు చేరినప్పుడు, దాని ఉపరితలం B2O3 పొరగా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది, ఇది దానిని కొంతవరకు మెత్తబరుస్తుంది. అందువల్ల, రాపిడి కలిగించే అనువర్తనాలలో అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద పొడి గ్రైండింగ్కు ఇది అనుకూలం కాదు, కేవలం పాలిషింగ్ లిక్విడ్ గ్రైండ్కు మాత్రమే సరిపోతుంది. అయితే, ఈ లక్షణం B4C మరింత ఆక్సీకరణం చెందకుండా నిరోధిస్తుంది, దీనివల్ల ఇది రిఫ్రాక్టరీ పదార్థాల అనువర్తనంలో ప్రత్యేకమైన ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంటుంది.
2. రిఫ్రాక్టరీ పదార్థాలలో అనువర్తనం
బోరాన్ కార్బైడ్కు ఆక్సీకరణ నిరోధకత మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రత నిరోధకత వంటి లక్షణాలు ఉన్నాయి. దీనిని సాధారణంగా అధునాతన ఆకారపు మరియు ఆకారరహిత రిఫ్రాక్టరీ పదార్థంగా ఉపయోగిస్తారు మరియు స్టీల్ స్టవ్లు, కిల్న్ ఫర్నిచర్ వంటి లోహశాస్త్రంలోని వివిధ రంగాలలో విస్తృతంగా వాడతారు.
ఇనుము మరియు ఉక్కు పరిశ్రమలో, అలాగే తక్కువ-కార్బన్ ఉక్కు మరియు అతి తక్కువ కార్బన్ ఉక్కు కరిగించడంలో శక్తి ఆదా మరియు వినియోగ తగ్గింపు అవసరాల దృష్ట్యా, అద్భుతమైన పనితీరు గల తక్కువ-కార్బన్ మెగ్నీషియా-కార్బన్ ఇటుకల (సాధారణంగా <8% కార్బన్ కంటెంట్) పరిశోధన మరియు అభివృద్ధి దేశీయ మరియు విదేశీ పరిశ్రమల నుండి మరింత ఎక్కువ దృష్టిని ఆకర్షిస్తోంది. ప్రస్తుతం, బంధిత కార్బన్ నిర్మాణాన్ని మెరుగుపరచడం, మెగ్నీషియా-కార్బన్ ఇటుకల మాతృక నిర్మాణాన్ని ఆప్టిమైజ్ చేయడం మరియు అధిక-సామర్థ్యం గల యాంటీఆక్సిడెంట్లను జోడించడం ద్వారా తక్కువ-కార్బన్ మెగ్నీషియా-కార్బన్ ఇటుకల పనితీరు సాధారణంగా మెరుగుపరచబడుతోంది. వాటిలో, పారిశ్రామిక-స్థాయి బోరాన్ కార్బైడ్ మరియు పాక్షికంగా గ్రాఫైటైజ్ చేయబడిన కార్బన్ బ్లాక్తో కూడిన గ్రాఫైటైజ్డ్ కార్బన్ను ఉపయోగిస్తున్నారు. తక్కువ-కార్బన్ మెగ్నీషియా-కార్బన్ ఇటుకలకు కార్బన్ మూలంగా మరియు యాంటీఆక్సిడెంట్గా ఉపయోగించే బ్లాక్ కాంపోజిట్ పౌడర్ మంచి ఫలితాలను సాధించింది.
అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద బోరాన్ కార్బైడ్ కొంతవరకు మెత్తబడుతుంది కాబట్టి, అది ఇతర పదార్థ కణాల ఉపరితలానికి అంటుకుంటుంది. ఉత్పత్తి సాంద్రీకరించబడినప్పటికీ, ఉపరితలంపై ఉన్న B2O3 ఆక్సైడ్ పొర ఒక నిర్దిష్ట రక్షణను ఏర్పరచి, ఆక్సీకరణ నిరోధక పాత్రను పోషిస్తుంది. అదే సమయంలో, చర్య ద్వారా ఏర్పడిన స్తంభాకార స్ఫటికాలు రిఫ్రాక్టరీ పదార్థం యొక్క మాతృక మరియు ఖాళీలలో పంపిణీ చేయబడటం వలన, సచ్ఛిద్రత తగ్గి, మధ్యస్థ ఉష్ణోగ్రత బలం మెరుగుపడుతుంది, మరియు ఏర్పడిన స్ఫటికాల పరిమాణం విస్తరిస్తుంది, ఇది ఘనపరిమాణ సంకోచాన్ని పూడ్చి, పగుళ్లను తగ్గిస్తుంది.
3. జాతీయ రక్షణను పెంపొందించడానికి ఉపయోగించే బుల్లెట్ప్రూఫ్ పదార్థాలు
దాని అధిక కాఠిన్యం, అధిక బలం, తక్కువ సాంద్రత మరియు అధిక స్థాయి బాలిస్టిక్ నిరోధకత కారణంగా, బోరాన్ కార్బైడ్ ముఖ్యంగా తేలికపాటి బుల్లెట్ప్రూఫ్ పదార్థాల ధోరణికి అనుగుణంగా ఉంది. ఇది విమానాలు, వాహనాలు, కవచాలు మరియు మానవ శరీరాల రక్షణకు అత్యుత్తమ బుల్లెట్ప్రూఫ్ పదార్థం; ప్రస్తుతం,కొన్ని దేశాలురక్షణ పరిశ్రమలో బోరాన్ కార్బైడ్ యాంటీ-బాలిస్టిక్ కవచం యొక్క భారీ-స్థాయి వినియోగాన్ని ప్రోత్సహించే లక్ష్యంతో, తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన బోరాన్ కార్బైడ్ యాంటీ-బాలిస్టిక్ కవచ పరిశోధనను ప్రతిపాదించారు.
4. అణు పరిశ్రమలో అనువర్తనం
బోరాన్ కార్బైడ్ అధిక న్యూట్రాన్ శోషణ క్రాస్-సెక్షన్ మరియు విస్తృత న్యూట్రాన్ శక్తి స్పెక్ట్రమ్ను కలిగి ఉండి, అణు పరిశ్రమకు ఉత్తమ న్యూట్రాన్ శోషకంగా అంతర్జాతీయంగా గుర్తింపు పొందింది. వాటిలో, బోరాన్-10 ఐసోటోప్ యొక్క థర్మల్ సెక్షన్ 347×10⁻²⁴ cm² అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది, ఇది గడోలినియం, సమారియం మరియు కాడ్మియం వంటి కొన్ని మూలకాల తర్వాత రెండవ స్థానంలో ఉంది మరియు ఇది ఒక సమర్థవంతమైన థర్మల్ న్యూట్రాన్ శోషకం. అదనంగా, బోరాన్ కార్బైడ్ వనరులలో సమృద్ధిగా ఉండటం, తుప్పు నిరోధకత, మంచి ఉష్ణ స్థిరత్వం కలిగి ఉండటం, రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్లను ఉత్పత్తి చేయకపోవడం మరియు తక్కువ సెకండరీ రే శక్తిని కలిగి ఉండటం వంటి లక్షణాల వల్ల, దీనిని అణు రియాక్టర్లలో నియంత్రణ పదార్థాలుగా మరియు షీల్డింగ్ పదార్థాలుగా విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు.
ఉదాహరణకు, అణు పరిశ్రమలో, అధిక-ఉష్ణోగ్రత గ్యాస్-కూల్డ్ రియాక్టర్ రెండవ షట్డౌన్ వ్యవస్థగా బోరాన్ శోషక బంతి షట్డౌన్ వ్యవస్థను ఉపయోగిస్తుంది. ప్రమాదం జరిగినప్పుడు, మొదటి షట్డౌన్ వ్యవస్థ విఫలమైతే, రెండవ షట్డౌన్ వ్యవస్థ రియాక్టర్ను ఆపివేసి కోల్డ్ షట్డౌన్ను సాధించడానికి, పెద్ద సంఖ్యలో బోరాన్ కార్బైడ్ గుళికలను రియాక్టర్ కోర్ యొక్క పరావర్తన పొర యొక్క ఛానల్లోకి స్వేచ్ఛగా పడేలా చేయడం మొదలైన వాటిని ఉపయోగిస్తుంది, ఇందులో శోషక బంతి అనేది బోరాన్ కార్బైడ్ను కలిగి ఉన్న గ్రాఫైట్ బంతి. అధిక ఉష్ణోగ్రత గ్యాస్-కూల్డ్ రియాక్టర్లో బోరాన్ కార్బైడ్ కోర్ యొక్క ప్రధాన విధి రియాక్టర్ యొక్క శక్తిని మరియు భద్రతను నియంత్రించడం. కార్బన్ ఇటుక బోరాన్ కార్బైడ్ న్యూట్రాన్ శోషక పదార్థంతో నింపబడి ఉంటుంది, ఇది రియాక్టర్ ప్రెజర్ వెసెల్ యొక్క న్యూట్రాన్ వికిరణాన్ని తగ్గించగలదు.
ప్రస్తుతం, అణు రియాక్టర్ల కోసం ఉపయోగించే బోరైడ్ పదార్థాలలో ప్రధానంగా ఈ క్రింది పదార్థాలు ఉన్నాయి: బోరాన్ కార్బైడ్ (నియంత్రణ కడ్డీలు, షీల్డింగ్ కడ్డీలు), బోరిక్ ఆమ్లం (మోడరేటర్, కూలెంట్), బోరాన్ స్టీల్ (అణు ఇంధనం మరియు అణు వ్యర్థాల కోసం నియంత్రణ కడ్డీలు మరియు నిల్వ పదార్థాలు), బోరాన్ యూరోపియం (కోర్ బర్నబుల్ పాయిజన్ మెటీరియల్), మొదలైనవి.