Carbura de bor este un cristal negru cu luciu metalic, cunoscut și sub numele de diamant negru, care aparține materialelor anorganice nemetalice.În prezent, toată lumea este familiarizată cu materialul de carbură de bor, care se poate datora aplicării armurii antiglonț, deoarece are cea mai mică densitate dintre materialele ceramice, are avantajele unui modul elastic ridicat și duritate ridicată și poate obține o utilizare bună. de micro-fractură pentru a absorbi proiectilele.Efectul energiei, menținând încărcarea cât mai scăzută posibil.Dar, de fapt, carbura de bor are multe alte proprietăți unice, ceea ce o poate face să joace un rol important în abrazivi, materiale refractare, industria nucleară, aerospațială și alte domenii.
Proprietăți alecarbură de bor
În ceea ce privește proprietățile fizice, duritatea carburii de bor este numai după diamant și nitrură de bor cubică și poate menține în continuare rezistența ridicată la temperaturi ridicate, care poate fi folosită ca material ideal rezistent la uzură la temperaturi înalte;densitatea carburii de bor este foarte mică (densitatea teoretică este de numai 2,52 g/cm3), mai ușoară decât materialele ceramice obișnuite și poate fi utilizată în domeniul aerospațial;Carbura de bor are o capacitate puternică de absorbție a neutronilor, o stabilitate termică bună și un punct de topire de 2450 ° C, deci este utilizată pe scară largă în industria nucleară.Capacitatea de absorbție a neutronilor a neutronului poate fi îmbunătățită în continuare prin adăugarea de elemente B;materialele cu carbură de bor cu morfologie și structură specifice au și proprietăți fotoelectrice deosebite;în plus, carbura de bor are un punct de topire ridicat, modul elastic ridicat, coeficient de dilatare scăzut și bun Aceste avantaje îl fac un material potențial de aplicare în multe domenii precum metalurgie, industria chimică, mașini, industria aerospațială și militară.De exemplu, piese rezistente la coroziune și rezistente la uzură, realizarea de armuri antiglonț, tije de control al reactorului și elemente termoelectrice etc.
În ceea ce privește proprietățile chimice, carbura de bor nu reacționează cu acizii, alcalii și majoritatea compușilor anorganici la temperatura camerei și cu greu reacționează cu oxigenul și gazele halogenate la temperatura camerei, iar proprietățile sale chimice sunt stabile.În plus, pulberea de carbură de bor este activată de halogen ca agent de borurare a oțelului, iar borul este infiltrat pe suprafața oțelului pentru a forma o peliculă de borură de fier, sporind astfel rezistența și rezistența la uzură a materialului, iar proprietățile sale chimice sunt excelente.
Știm cu toții că natura materialului determină utilizarea, deci în ce aplicații pulberea de carbură de bor are performanțe remarcabile?Inginerii centrului de cercetare și dezvoltare dinUrbanMines Tech.Co., Ltd. a făcut următorul rezumat.
Aplicareacarbură de bor
1. Carbura de bor este folosită ca abraziv de lustruire
Aplicarea carburii de bor ca abraziv este utilizată în principal pentru șlefuirea și lustruirea safirului.Dintre materialele superdure, duritatea carburii de bor este mai bună decât cea a oxidului de aluminiu și a carburii de siliciu, a doua după diamant și nitrură de bor cubică.Safirul este cel mai ideal material de substrat pentru diodele emițătoare de lumină (LED-uri) semiconductoare GaN/Al 2 O3, circuitele integrate la scară mare SOI și SOS și filmele supraconductoare nanostructură.Netezimea suprafeței este foarte mare și trebuie să fie ultra-netedă Fără grad de deteriorare.Datorită rezistenței ridicate și durității ridicate a cristalului de safir (duritate Mohs 9), a adus mari dificultăți întreprinderilor de prelucrare.
Din perspectiva materialelor și șlefuirii, cele mai bune materiale pentru prelucrarea și măcinarea cristalelor de safir sunt diamantul sintetic, carbura de bor, carbura de siliciu și dioxidul de siliciu.Duritatea diamantului artificial este prea mare (duritate Mohs 10) atunci când măcinați napolitana de safir, va zgâria suprafața, va afecta transmisia luminii a napolitanei, iar prețul este scump;după tăierea carburei de siliciu, rugozitatea RA este de obicei mare și planeitatea este slabă;Cu toate acestea, duritatea siliciului nu este suficientă (duritatea Mohs 7), iar forța de măcinare este slabă, ceea ce necesită timp și necesită multă muncă în procesul de măcinare.Prin urmare, abrazivul cu carbură de bor (duritate Mohs 9.3) a devenit cel mai ideal material pentru prelucrarea și măcinarea cristalelor de safir și are performanțe excelente în șlefuirea pe două fețe a plachetelor de safir și subțierea și lustruirea spate a plachetelor epitaxiale LED pe bază de safir.
Merită menționat faptul că atunci când carbura de bor este peste 600 ° C, suprafața va fi oxidată în peliculă de B2O3, care o va înmuia într-o anumită măsură, deci nu este potrivită pentru șlefuire uscată la temperatură prea ridicată în aplicații abrazive, ci doar potrivită. pentru lustruirea măcinare lichidă.Cu toate acestea, această proprietate împiedică oxidarea suplimentară a B4C, făcându-l să aibă avantaje unice în aplicarea materialelor refractare.
2. Aplicare în materiale refractare
Carbura de bor are caracteristici de antioxidare și rezistență la temperaturi ridicate.În general, este folosit ca materiale refractare avansate cu formă și neformă și este utilizat pe scară largă în diferite domenii ale metalurgiei, cum ar fi sobe din oțel și mobilier pentru cuptoare.
Având în vedere nevoile de economisire a energiei și reducerea consumului în industria siderurgică și topirea oțelului cu conținut scăzut de carbon și oțel cu carbon ultra scăzut, cercetarea și dezvoltarea cărămizilor cu emisii scăzute de carbon magnezie-carbon (în general <8% conținut de carbon) cu performanțe excelente a atras din ce în ce mai multă atenție din partea industriilor interne și externe.În prezent, performanța cărămizilor de magnezie-carbon cu conținut scăzut de carbon este în general îmbunătățită prin îmbunătățirea structurii carbonului lipit, optimizarea structurii matricei a cărămizilor magnezie-carbon și adăugarea de antioxidanți de înaltă eficiență.Printre acestea, se folosește carbonul grafitizat compus din carbură de bor de calitate industrială și negru de fum parțial grafitizat.Pulberea compozită neagră, folosită ca sursă de carbon și antioxidant pentru cărămizile de magnezie-carbon cu conținut scăzut de carbon, a obținut rezultate bune.
Deoarece carbura de bor se va înmuia într-o anumită măsură la temperaturi ridicate, aceasta poate fi atașată la suprafața altor particule de material.Chiar dacă produsul este densificat, pelicula de oxid de B2O3 de pe suprafață poate forma o anumită protecție și poate juca un rol anti-oxidare.În același timp, deoarece cristalele columnare generate de reacție sunt distribuite în matricea și golurile materialului refractar, porozitatea este redusă, rezistența la temperatură medie este îmbunătățită și volumul cristalelor generate se extinde, ceea ce poate vindeca volumul. contracție și reducerea fisurilor.
3. Materiale antiglonț utilizate pentru îmbunătățirea apărării naționale
Datorită durității sale ridicate, rezistenței ridicate, greutății specifice mici și nivelului ridicat de rezistență balistică, carbura de bor este în special în conformitate cu tendința materialelor ușoare antiglonț.Este cel mai bun material antiglonț pentru protecția aeronavelor, vehiculelor, armurii și a corpurilor umane;în prezent,Unele tariau propus cercetarea cu costuri reduse a armurii antibalistice cu carbură de bor, având ca scop promovarea utilizării pe scară largă a armurii antibalistice cu carbură de bor în industria de apărare.
4. Aplicare în industria nucleară
Carbura de bor are o secțiune transversală mare de absorbție a neutronilor și un spectru larg de energie neutronică și este recunoscută la nivel internațional drept cel mai bun absorbant de neutroni pentru industria nucleară.Printre acestea, secțiunea termică a izotopului bor-10 este de până la 347 × 10-24 cm2, a doua după câteva elemente precum gadoliniu, samariu și cadmiu și este un absorbant eficient de neutroni termici.În plus, carbura de bor este bogată în resurse, rezistentă la coroziune, stabilitate termică bună, nu produce izotopi radioactivi și are energie secundară scăzută a razei, astfel încât carbura de bor este utilizată pe scară largă ca materiale de control și materiale de ecranare în reactoarele nucleare.
De exemplu, în industria nucleară, reactorul răcit cu gaz la temperatură înaltă folosește un sistem de oprire cu bile cu absorbție de bor ca al doilea sistem de oprire.În caz de accident, când primul sistem de oprire eșuează, cel de-al doilea sistem de oprire folosește un număr mare de pelete de carbură de bor Cădere liberă în canalul stratului reflectorizant al miezului reactorului etc., pentru a opri reactorul și a realiza rece. oprire, în care bila absorbantă este o bilă de grafit care conține carbură de bor.Funcția principală a miezului de carbură de bor în reactorul răcit cu gaz de temperatură înaltă este de a controla puterea și siguranța reactorului.Cărămida de carbon este impregnată cu material absorbant de neutroni din carbură de bor, care poate reduce iradierea cu neutroni a vasului sub presiune al reactorului.
În prezent, materialele boruri pentru reactoare nucleare includ în principal următoarele materiale: carbură de bor (tije de control, tije de ecranare), acid boric (moderator, lichid de răcire), oțel cu bor (tije de control și materiale de depozitare pentru combustibil nuclear și deșeuri nucleare), bor Europiu (material otrăvitor de ardere a miezului), etc.