Карбід бору - чорний кристал з металевим блиском, також відомий як чорний алмаз, який відноситься до неорганічних неметалевих матеріалів.В даний час всі знайомі з матеріалом карбіду бору, який може бути пов'язаний із застосуванням куленепробивної броні, оскільки він має найнижчу щільність серед керамічних матеріалів, має переваги високого модуля пружності та високої твердості, і може досягти хорошого використання мікророзлому для поглинання снарядів.Ефект енергії, зберігаючи при цьому навантаження якомога нижче.Але насправді карбід бору має багато інших унікальних властивостей, завдяки яким він може відігравати важливу роль у виробництві абразивів, вогнетривких матеріалів, атомної промисловості, аерокосмічної та інших галузей.
Властивостікарбід бору
З точки зору фізичних властивостей, твердість карбіду бору є лише після алмазу та кубічного нітриду бору, і він все ще може підтримувати високу міцність при високих температурах, що може бути використано як ідеальний високотемпературний зносостійкий матеріал;щільність карбіду бору дуже мала (теоретична щільність становить лише 2,52 г/см3), легша, ніж звичайні керамічні матеріали, і може використовуватися в аерокосмічній галузі;Карбід бору має сильну здатність поглинати нейтрони, хорошу термічну стабільність і температуру плавлення 2450 ° C, тому він також широко використовується в атомній промисловості.Здатність нейтронів до поглинання нейтронів може бути додатково покращена шляхом додавання елементів В;матеріали з карбіду бору зі специфічною морфологією та структурою також мають особливі фотоелектричні властивості;крім того, карбід бору має високу температуру плавлення, високий модуль пружності, низький коефіцієнт розширення та хороші ці переваги роблять його потенційним матеріалом для застосування в багатьох галузях, таких як металургія, хімічна промисловість, машинобудування, аерокосмічна та військова промисловість.Наприклад, корозійностійкі та зносостійкі деталі, виготовлення протипульової броні, стрижнів керування реакторами та термоелектричних елементів тощо.
З точки зору хімічних властивостей, карбід бору не реагує з кислотами, лугами та більшістю неорганічних сполук при кімнатній температурі, а також майже не реагує з киснем і галогенними газами при кімнатній температурі, а його хімічні властивості стабільні.Крім того, порошок карбіду бору активується галогеном як агентом, що борує сталь, і бор просочується на поверхні сталі з утворенням плівки бориду заліза, тим самим підвищуючи міцність і зносостійкість матеріалу, а його хімічні властивості є чудовими.
Ми всі знаємо, що природа матеріалу визначає використання, тож у яких сферах застосування порошок карбіду бору має виняткову ефективність?Інженери науково-дослідного центру імUrbanMines Tech.Co., Ltd. зробив наступний підсумок.
Застосуваннякарбід бору
1. Карбід бору використовується як полірувальний абразив
Застосування карбіду бору як абразиву в основному використовується для шліфування та полірування сапфіру.Серед надтвердих матеріалів твердість карбіду бору краща, ніж у оксиду алюмінію та карбіду кремнію, поступаючись лише алмазу та кубічному нітриду бору.Сапфір є найбільш ідеальним матеріалом підкладки для напівпровідникових GaN/Al 2 O3 світловипромінювальних діодів (світлодіодів), великомасштабних інтегральних схем SOI і SOS і надпровідних наноструктурних плівок.Гладкість поверхні дуже висока і повинна бути надгладкою. Без ступеню пошкодження.Через високу міцність і високу твердість сапфірового скла (твердість за Моосом 9) воно принесло великі труднощі переробним підприємствам.
З точки зору матеріалів і шліфування найкращими матеріалами для обробки та шліфування сапфірових кристалів є синтетичний алмаз, карбід бору, карбід кремнію та діоксид кремнію.Твердість штучного алмазу занадто висока (твердість за Моосом 10) під час шліфування сапфірової пластини це подряпає поверхню, вплине на світлопроникність пластини, а ціна висока;після різання карбіду кремнію шорсткість RA зазвичай висока, а площинність погана;Однак твердість кремнезему недостатня (твердість за Моосом 7), а сила шліфування низька, що займає багато часу та трудомісткість у процесі шліфування.Таким чином, абразив із карбіду бору (твердість за Моосом 9,3) став найбільш ідеальним матеріалом для обробки та шліфування сапфірових кристалів і має чудову продуктивність у двосторонньому шліфуванні сапфірових пластин, а також зворотному потоншенні та поліруванні світлодіодних епітаксіальних пластин на основі сапфіру.
Варто зазначити, що коли карбід бору вище 600 ° C, поверхня буде окислюватися в плівку B2O3, яка певною мірою пом’якшить її, тому вона не підходить для сухого шліфування при занадто високій температурі в абразивних застосуваннях, лише для придатних для полірувальної рідини шліф.Однак ця властивість запобігає подальшому окисленню B4C, завдяки чому він має унікальні переваги при застосуванні вогнетривких матеріалів.
2. Застосування у вогнетривких матеріалах
Карбід бору має характеристики антиокислювальної та високотемпературної стійкості.Зазвичай він використовується як вдосконалені фасонні та неформовані вогнетривкі матеріали та широко використовується в різних галузях металургії, таких як сталеві печі та меблі для печей.
З огляду на потреби енергозбереження та зменшення споживання в металургійній промисловості та виплавці низьковуглецевої сталі та наднизьковуглецевої сталі, дослідження та розробки низьковуглецевої магнезіально-вуглецевої цегли (зазвичай <8% вмісту вуглецю) з чудовою продуктивністю привертає все більше уваги з боку вітчизняної та іноземної промисловості.В даний час продуктивність низьковуглецевої магнезіально-вуглецевої цегли загалом покращується шляхом покращення зв’язаної вуглецевої структури, оптимізації матричної структури магнезіально-вуглецевої цегли та додавання високоефективних антиоксидантів.Серед них використовується графітизований вуглець, що складається з промислового карбіду бору та частково графітизованої сажі.Чорний композитний порошок, який використовується як джерело вуглецю та антиоксидант для низьковуглецевої магнезіально-вуглецевої цегли, досяг хороших результатів.
Оскільки карбід бору певною мірою розм’якшується при високій температурі, його можна прикріпити до поверхні інших частинок матеріалу.Навіть якщо продукт ущільнений, плівка оксиду B2O3 на поверхні може утворювати певний захист і відігравати роль антиокислювача.У той же час, оскільки стовпчасті кристали, що утворюються в результаті реакції, розподіляються в матриці та проміжках вогнетривкого матеріалу, пористість зменшується, міцність при середній температурі покращується, а об’єм утворених кристалів розширюється, що може відновити об’єм. усадку і зменшення тріщин.
3. Куленепробивні матеріали, що використовуються для посилення національної оборони
Завдяки своїй високій твердості, високій міцності, малій питомій вазі та високому рівню балістичної стійкості карбід бору особливо відповідає тенденції легких куленепробивних матеріалів.Це найкращий куленепробивний матеріал для захисту літаків, транспортних засобів, броні та людських тіл;в даний час,Деякі країнизапропонували недорогі дослідження антибалістичної броні з карбіду бору, спрямовані на сприяння широкомасштабному використанню антибалістичної броні з карбіду бору в оборонній промисловості.
4. Застосування в атомній промисловості
Карбід бору має високий поперечний переріз поглинання нейтронів і широкий енергетичний спектр нейтронів, а також міжнародно визнаний як найкращий поглинач нейтронів для атомної промисловості.Серед них термічний перетин ізотопу бору-10 досягає 347×10-24 см2, поступаючись лише кільком елементам, таким як гадоліній, самарій і кадмій, і є ефективним поглиначем теплових нейтронів.Крім того, карбід бору багатий на ресурси, стійкий до корозії, має гарну термічну стабільність, не виробляє радіоактивних ізотопів і має низьку енергію вторинного випромінювання, тому карбід бору широко використовується як контрольний матеріал і захисний матеріал у ядерних реакторах.
Наприклад, в атомній промисловості високотемпературний газоохолоджуваний реактор використовує систему відключення борпоглинаючої кульки як другу систему відключення.У разі аварії, коли перша система зупинки виходить з ладу, друга система зупинки використовує велику кількість гранул карбіду бору, які вільно падають у канал відбивного шару активної зони реактора тощо, щоб зупинити реактор і реалізувати холод. відключення, де поглинаюча куля є графітовою кулькою, що містить карбід бору.Основною функцією активної зони з карбіду бору у високотемпературному реакторі з газовим охолодженням є контроль потужності та безпеки реактора.Вуглецева цегла просякнута матеріалом, що поглинає нейтрони карбідом бору, який може зменшити нейтронне опромінення корпусу реактора.
В даний час боридні матеріали для ядерних реакторів в основному включають наступні матеріали: карбід бору (регулюючі стрижні, екрануючі стрижні), борну кислоту (сповільнювач, охолоджувач), борну сталь (регулюючі стрижні та матеріали для зберігання ядерного палива та ядерних відходів), бор європій (ядерний горючий отруйний матеріал) тощо.