Карбід бору - чорны крышталь з металічным бляскам, таксама вядомы як чорны алмаз, які адносіцца да неарганічных неметалічных матэрыялаў.У цяперашні час усе знаёмыя з матэрыялам карбіду бору, што можа быць звязана з прымяненнем куленепрабівальнай брані, таму што ён мае самую нізкую шчыльнасць сярод керамічных матэрыялаў, мае перавагі высокага модуля пругкасці і высокай цвёрдасці, і можа дасягнуць добрага выкарыстання мікраразломаў для паглынання снарадаў.Эфект энергіі, захоўваючы пры гэтым нагрузку як мага менш.Але насамрэч карбід бору валодае многімі іншымі унікальнымі ўласцівасцямі, дзякуючы якім ён можа гуляць важную ролю ў абразівах, вогнетрывалых матэрыялах, атамнай прамысловасці, аэракасмічнай і іншых галінах.
Уласцівасцікарбід бору
Што тычыцца фізічных уласцівасцей, цвёрдасць карбіду бору толькі пасля алмаза і кубічнага нітрыду бору, і ён усё яшчэ можа падтрымліваць высокую трываласць пры высокіх тэмпературах, што можа быць выкарыстана ў якасці ідэальнага высокатэмпературнага зносаўстойлівага матэрыялу;шчыльнасць карбіду бору вельмі малая (тэарэтычная шчыльнасць складае ўсяго 2,52 г/см3), лягчэйшая за звычайныя керамічныя матэрыялы і можа выкарыстоўвацца ў аэракасмічнай галіне;Карбід бору мае моцную здольнасць паглынання нейтронаў, добрую тэрмічную стабільнасць і тэмпературу плаўлення 2450 ° C, таму ён таксама шырока выкарыстоўваецца ў ядзернай прамысловасці.Здольнасць нейтрона да паглынання нейтронаў можа быць дадаткова палепшана шляхам дадання B-элементаў;матэрыялы з карбіду бору з асаблівай марфалогіяй і структурай таксама валодаюць адмысловымі фотаэлектрычнымі ўласцівасцямі;Акрамя таго, карбід бору мае высокую тэмпературу плаўлення, высокі модуль пругкасці, нізкі каэфіцыент пашырэння і добры. Гэтыя перавагі робяць яго патэнцыйным матэрыялам для прымянення ў многіх галінах, такіх як металургія, хімічная прамысловасць, машынабудаванне, аэракасмічная і ваенная прамысловасць.Напрыклад, каразійна-стойкія і зносаўстойлівыя дэталі, выраб супрацьпульнай броні, стрыжні кіравання рэактарам і тэрмаэлектрычныя элементы і інш.
З пункту гледжання хімічных уласцівасцяў, карбід бору не рэагуе з кіслотамі, шчолачамі і большасцю неарганічных злучэнняў пры пакаёвай тэмпературы і амаль не рэагуе з кіслародам і галагеннымі газамі пры пакаёвай тэмпературы, і яго хімічныя ўласцівасці стабільныя.Акрамя таго, парашок карбіду бору актывуецца галагенам у якасці барыдуючага агента для сталі, і бор пранікае на паверхню сталі з адукацыяй плёнкі борыду жалеза, тым самым павялічваючы трываласць і зносаўстойлівасць матэрыялу, і яго хімічныя ўласцівасці выдатныя.
Мы ўсе ведаем, што прырода матэрыялу вызначае выкарыстанне, так у якіх сферах прымянення парашок карбіду бору мае выдатныя характарыстыкі?Інжынеры навукова-даследчага цэнтра імUrbanMines Tech.Co., Ltd. зрабіла наступнае рэзюмэ.
Прымяненнекарбід бору
1. Карбід бору выкарыстоўваецца ў якасці паліровачнага абразіва
Прымяненне карбіду бору ў якасці абразіва ў асноўным выкарыстоўваецца для шліфоўкі і паліроўкі сапфіра.Сярод звышцвёрдых матэрыялаў цвёрдасць карбіду бору лепш, чым у аксіду алюмінія і карбіду крэмнію, саступаючы толькі алмазу і кубічнаму нітрыду бору.Сапфір з'яўляецца найбольш ідэальным матэрыялам падкладкі для паўправадніковых святловыпрамяняльных дыёдаў (святлодыёдаў) GaN/Al 2 O3, буйнамаштабных інтэгральных схем SOI і SOS і плёнак звышправадніковых нанаструктур.Гладкасць паверхні вельмі высокая і павінна быць ультрагладкай Без ступені пашкоджання.З-за высокай трываласці і высокай цвёрдасці крышталя сапфіра (цвёрдасць па Моосу 9) яно прынесла вялікія цяжкасці перапрацоўчым прадпрыемствам.
З пункту гледжання матэрыялаў і шліфоўкі лепшымі матэрыяламі для апрацоўкі і шліфоўкі крышталяў сапфіра з'яўляюцца сінтэтычны алмаз, карбід бору, карбід крэмнію і дыяксід крэмнія.Цвёрдасць штучнага алмаза занадта высокая (цвёрдасць па Моасу 10). Пры шліфоўцы сапфіравай пласціны гэта можа падрапаць паверхню, паўплываць на прапусканне святла пласціны, і цана высокая;пасля рэзкі карбіду крэмнію шурпатасць RA звычайна высокая, а плоскаснасць дрэнная;Аднак цвёрдасць дыяксіду крэмнія недастатковая (цвёрдасць па Моасу 7), а сіла шліфавання нізкая, што патрабуе шмат часу і працаёмкасці ў працэсе шліфавання.Такім чынам, абразіў з карбіду бору (цвёрдасць па Моасу 9,3) стаў найбольш ідэальным матэрыялам для апрацоўкі і шліфоўкі крышталяў сапфіра і мае выдатную прадукцыйнасць пры двухбаковым шліфаванні сапфіравых пласцін і зваротным станчэнні і паліроўцы святлодыёдных эпітаксіяльных пласцін на аснове сапфіра.
Варта адзначыць, што калі тэмпература карбіду бору перавышае 600 °C, паверхня акісляецца ў плёнку B2O3, якая да пэўнай ступені змякчыць яе, таму яна не падыходзіць для сухога шліфавання пры занадта высокай тэмпературы ў абразіўных прымяненнях, падыходзіць толькі для паліроўкі вадкасць шліф.Аднак гэтая ўласцівасць прадухіляе далейшае акісленне B4C, што робіць яго унікальнымі перавагамі пры ўжыванні вогнетрывалых матэрыялаў.
2. Прымяненне ў вогнетрывалых матэрыялах
Карбід бору валодае характарыстыкамі антыакісляльнай і высокай тэрмаўстойлівасці.Як правіла, ён выкарыстоўваецца ў якасці прасунутых фасонных і няформаваных вогнетрывалых матэрыялаў і шырока выкарыстоўваецца ў розных галінах металургіі, такіх як сталёвыя печы і мэбля для печаў.
У сувязі з патрэбамі энергазберажэння і скарачэння спажывання ў металургічнай прамысловасці і выплаўленні сталі з нізкім утрыманнем вугляроду і звышнізкавугляродзістай сталі, даследаванне і распрацоўка нізкавугляроднай магнезіальна-вугляродзістай цэглы (як правіла, утрыманне вугляроду <8 %) з выдатнай прадукцыйнасцю прыцягвае ўсё больш увагі з боку айчыннай і замежнай прамысловасці.У цяперашні час прадукцыйнасць магнезіальна-вугляроднай цэглы з нізкім утрыманнем вугляроду ў цэлым паляпшаецца за кошт паляпшэння структуры звязанага вугляроду, аптымізацыі структуры матрыцы магнезіальна-вугляроднай цэглы і дадання высокаэфектыўных антыаксідантаў.Сярод іх выкарыстоўваецца графітаваны вуглярод, які складаецца з прамысловага карбіду бору і часткова графітаванага сажы.Чорны кампазітны парашок, які выкарыстоўваецца ў якасці крыніцы вугляроду і антыаксіданта для нізкавугляроднай магнезіальна-вугляроднай цэглы, дасягнуў добрых вынікаў.
Паколькі карбід бору да пэўнай ступені размягчается пры высокай тэмпературы, яго можна прымацаваць да паверхні іншых часціц матэрыялу.Нават калі прадукт ушчыльнены, аксідная плёнка B2O3 на паверхні можа ўтвараць пэўную абарону і гуляць антыакісляльную ролю.У той жа час, паколькі слупковыя крышталі, якія ўтвараюцца ў выніку рэакцыі, размяркоўваюцца ў матрыцы і шчылінах вогнетрывалага матэрыялу, сітаватасць памяншаецца, трываласць пры сярэдняй тэмпературы паляпшаецца, а аб'ём утвораных крышталяў павялічваецца, што можа аднавіць аб'ём ўсаджванне і памяншэнне расколін.
3. Куленепрабівальныя матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца для павышэння нацыянальнай абароны
Дзякуючы высокай цвёрдасці, высокай трываласці, малой удзельнай вазе і высокаму ўзроўню балістычнай устойлівасці карбід бору асабліва адпавядае трэнду лёгкіх куленепрабівальных матэрыялаў.Гэта лепшы куленепрабівальны матэрыял для абароны самалётаў, транспартных сродкаў, броні і чалавечых цел;у цяперашні час,Некаторыя краіныпрапанавалі недарагія даследаванні супрацьбалістычнай броні з карбіду бору, накіраваныя на садзейнічанне шырокамаштабнаму выкарыстанню антыбалістычнай броні з карбіду бору ў абароннай прамысловасці.
4. Прымяненне ў атамнай прамысловасці
Карбід бору мае высокае сячэнне паглынання нейтронаў і шырокі энергетычны спектр нейтронаў і прызнаны на міжнародным узроўні лепшым паглынальнікам нейтронаў для ядзернай прамысловасці.Сярод іх цеплавое сячэнне ізатопа бору-10 дасягае 347×10-24 см2, саступаючы толькі некаторым элементам, такім як гадоліній, самарый і кадмій, і з'яўляецца эфектыўным паглынальнікам цеплавых нейтронаў.Акрамя таго, карбід бору багаты рэсурсамі, устойлівы да карозіі, мае добрую тэрмічную стабільнасць, не ўтварае радыеактыўных ізатопаў і мае нізкую энергію другасных прамянёў, таму карбід бору шырока выкарыстоўваецца ў якасці кантрольных матэрыялаў і экрануючых матэрыялаў у ядзерных рэактарах.
Напрыклад, у ядзернай прамысловасці высокатэмпературны газаастуджальны рэактар выкарыстоўвае сістэму адключэння шара, які паглынае бор, у якасці другой сістэмы адключэння.У выпадку аварыі, калі першая сістэма спынення выходзіць з ладу, другая сістэма спынення выкарыстоўвае вялікую колькасць гранул карбіду бору, якія свабодна падаюць у канал адлюстроўваючага пласта актыўнай зоны рэактара і г.д., каб спыніць рэактар і ахапіць адключэнне, у якім паглынальны шарык - гэта графітавы шарык, які змяшчае карбід бору.Асноўная функцыя актыўнай зоны з карбіду бору ў высокатэмпературным рэактары з газавым астуджэннем - кантроль магутнасці і бяспекі рэактара.Вугляродная цэгла прасякнута карбідам бору, паглынальным нейтроны, што можа паменшыць нейтроннае апрамяненне корпуса рэактара.
У цяперашні час борыдныя матэрыялы для ядзерных рэактараў у асноўным уключаюць наступныя матэрыялы: карбід бору (кіруючыя стрыжні, ахоўныя стрыжні), борная кіслата (запавольвальнік, цепланосбіт), борная сталь (кіруючыя стрыжні і матэрыялы для захоўвання ядзернага паліва і ядзерных адходаў), борны европій (атрутны гаручы матэрыял) і г.д.