Boorikarbidi on metallikiiltävä musta kide, joka tunnetaan myös nimellä musta timantti, joka kuuluu epäorgaanisiin ei-metallisiin materiaaleihin.Tällä hetkellä kaikki tuntevat boorikarbidin materiaalin, mikä voi johtua luodinkestävän panssarin käytöstä, koska sillä on alhaisin tiheys keraamisten materiaalien joukossa, sillä on korkea kimmokerroin ja korkea kovuus, ja se voi saavuttaa hyvän käytön. mikromurtuma ammusten imemiseksi.Energian vaikutus, samalla kun kuormitus pidetään mahdollisimman alhaisena.Mutta itse asiassa boorikarbidilla on monia muita ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka voivat tehdä siitä tärkeän roolin hioma-aineissa, tulenkestävissä materiaaleissa, ydinteollisuudessa, ilmailussa ja muilla aloilla.
Ominaisuudetboorikarbidi
Fysikaalisten ominaisuuksien osalta boorikarbidin kovuus on vasta timantin ja kuution boorinitridin jälkeen, ja se voi silti säilyttää korkean lujuuden korkeissa lämpötiloissa, joita voidaan käyttää ihanteellisena korkean lämpötilan kulutusta kestävänä materiaalina;boorikarbidin tiheys on hyvin pieni (teoreettinen tiheys on vain 2,52 g/cm3), kevyempi kuin tavalliset keraamiset materiaalit ja sitä voidaan käyttää ilmailualalla;Boorikarbidilla on vahva neutronien absorptiokyky, hyvä lämpöstabiilisuus ja sulamispiste 2450 °C, joten sitä käytetään laajalti myös ydinteollisuudessa.Neutronin neutronien absorptiokykyä voidaan edelleen parantaa lisäämällä B-elementtejä;Boorikarbidimateriaaleilla, joilla on erityinen morfologia ja rakenne, on myös erityisiä valosähköisiä ominaisuuksia;lisäksi boorikarbidilla on korkea sulamispiste, korkea kimmokerroin, alhainen laajenemiskerroin ja hyvä Nämä edut tekevät siitä potentiaalisen käyttömateriaalin monilla aloilla, kuten metallurgiassa, kemianteollisuudessa, koneissa, ilmailu- ja sotilasteollisuudessa.Esimerkiksi korroosion- ja kulutusta kestävät osat, luodinkestävät panssarit, reaktorin ohjaussauvat ja lämpösähköiset elementit jne.
Kemiallisilta ominaisuuksiltaan boorikarbidi ei reagoi happojen, emästen ja useimpien epäorgaanisten yhdisteiden kanssa huoneenlämpötilassa ja tuskin reagoi hapen ja halogeenikaasujen kanssa huoneenlämpötilassa, ja sen kemialliset ominaisuudet ovat vakaat.Lisäksi boorikarbidijauhe aktivoituu halogeenilla teräksen porausaineena ja boori imeytyy teräksen pinnalle muodostaen rautaboridikalvon, mikä parantaa materiaalin lujuutta ja kulutuskestävyyttä, ja sen kemialliset ominaisuudet ovat erinomaiset.
Tiedämme kaikki, että materiaalin luonne määrää käytön, joten missä sovelluksissa boorikarbidijauheella on erinomainen suorituskyky?T&K-keskuksen insinööritUrbanMines Tech.Co., Ltd. teki seuraavan yhteenvedon.
Sovellusboorikarbidi
1. Boorikarbidia käytetään kiillotushioma-aineena
Boorikarbidin käyttöä hioma-aineena käytetään pääasiassa safiirin hiontaan ja kiillotukseen.Superkovista materiaaleista boorikarbidin kovuus on parempi kuin alumiinioksidin ja piikarbidin, toiseksi vain timantin ja kuution boorinitridin jälkeen.Sapphire on ihanteellisin substraattimateriaali puolijohde GaN/Al 2 O3 valoa emittoiville diodeille (LED), suurille integroiduille piireille SOI ja SOS sekä suprajohtaville nanorakennekalvoille.Pinnan sileys on erittäin korkea ja sen tulee olla erittäin sileä Ei vaurioita.Safiirikiteen suuren lujuuden ja kovuuden (Mohsin kovuus 9) vuoksi se on tuonut suuria vaikeuksia jalostusyrityksille.
Materiaalien ja hionnan näkökulmasta parhaita materiaaleja safiirikiteiden käsittelyyn ja hiontaan ovat synteettinen timantti, boorikarbidi, piikarbidi ja piidioksidi.Keinotekoisen timantin kovuus on liian korkea (Mohsin kovuus 10) safiirikiekkoja hiottaessa, se naarmuttaa pintaa, vaikuttaa kiekon valonläpäisyyteen ja hinta on kallis;piikarbidin leikkaamisen jälkeen karheus RA on yleensä korkea ja tasaisuus huono;Silikan kovuus ei kuitenkaan ole riittävä (Mohsin kovuus 7), ja jauhatusvoima on huono, mikä on aikaa vievää ja työvoimavaltaista jauhatusprosessissa.Siksi boorikarbidihioma-aineesta (Mohsin kovuus 9.3) on tullut ihanteellisin materiaali safiirikiteiden käsittelyyn ja jauhamiseen, ja sillä on erinomainen suorituskyky safiirikiekkojen kaksipuolisessa hionnassa ja safiiripohjaisten LED-epitaksiaalisten kiekkojen takaohennuksessa ja kiillotuksessa.
On syytä mainita, että kun boorikarbidin lämpötila on yli 600 °C, pinta hapettuu B2O3-kalvoksi, joka pehmentää sitä jossain määrin, joten se ei sovellu kuivahiontaan liian korkeassa lämpötilassa hankaavissa sovelluksissa, sopii vain nestemäisen hion kiillotukseen.Tämä ominaisuus estää kuitenkin B4C:n hapettumisen edelleen, joten sillä on ainutlaatuisia etuja tulenkestävien materiaalien käytössä.
2. Käyttö tulenkestävissä materiaaleissa
Boorikarbidilla on hapettumisenesto- ja korkeita lämpötiloja kestävät ominaisuudet.Sitä käytetään yleensä kehittyneinä muotoiltuina ja muotoimattomina tulenkestävinä materiaaleina, ja sitä käytetään laajalti erilaisilla metallurgian aloilla, kuten teräsuuneissa ja uunihuonekaluissa.
Rauta- ja terästeollisuuden energiansäästö- ja kulutuksen vähentämistarpeet sekä vähähiilisen teräksen ja erittäin vähähiilisen teräksen sulattaminen, vähähiilisten magnesiumoksidihiilitiilien (yleensä <8 % hiilipitoisuus) tutkimus ja kehitys Erinomaisella suorituskyvyllä on herättänyt yhä enemmän huomiota kotimaisilta ja ulkomaisilta teollisuudenaloilta.Tällä hetkellä vähähiilisten magnesiumoksidihiilitiilien suorituskykyä parannetaan yleensä parantamalla sitoutunutta hiilirakennetta, optimoimalla magnesiumoksidihiilitiilien matriisirakennetta ja lisäämällä tehokkaita antioksidantteja.Niistä käytetään grafitoitua hiiltä, joka koostuu teollisuuslaatuisesta boorikarbidista ja osittain grafitoidusta nokimustasta.Musta komposiittijauhe, jota käytetään hiilen lähteenä ja antioksidanttina vähähiiliselle magnesiumoksidi-hiilitiilelle, on saavuttanut hyviä tuloksia.
Koska boorikarbidi pehmenee jossain määrin korkeassa lämpötilassa, se voidaan kiinnittää muiden materiaalihiukkasten pintaan.Vaikka tuote on tiivistynyt, pinnalla oleva B2O3-oksidikalvo voi muodostaa tietyn suojan ja toimia antioksidanttina.Samaan aikaan, koska reaktiossa syntyvät pylväskiteet jakautuvat tulenkestävän materiaalin matriisiin ja rakoihin, huokoisuus vähenee, keskilämpötilan lujuus paranee ja syntyneiden kiteiden tilavuus laajenee, mikä voi parantaa tilavuutta kutistuminen ja halkeamien vähentäminen.
3. Luodinkestävät materiaalit, joita käytetään parantamaan maanpuolustusta
Suuren kovuutensa, lujuutensa, pienen ominaispainonsa ja korkean ballistisen kestävyytensä ansiosta boorikarbidi on erityisen sopusoinnussa kevyiden luodinkestävän materiaalin trendin kanssa.Se on paras luodinkestävä materiaali lentokoneiden, ajoneuvojen, panssarien ja ihmisruumiiden suojaamiseen;tällä hetkellä,Jotkut maatovat ehdottaneet edullisia boorikarbidin antiballistisia panssareita koskevaa tutkimusta, jonka tavoitteena on edistää boorikarbidin antiballistisen panssarin laajamittaista käyttöä puolustusteollisuudessa.
4. Sovellus ydinteollisuudessa
Boorikarbidilla on korkea neutroniabsorptiopoikkileikkaus ja laaja neutronienergiaspektri, ja se on kansainvälisesti tunnustettu ydinteollisuuden parhaaksi neutroniabsorboijaksi.Niiden joukossa boori-10-isotoopin lämpöosuus on jopa 347 × 10-24 cm2, vain muutamien alkuaineiden, kuten gadoliniumin, samariumin ja kadmiumin, jälkeen, ja se on tehokas lämpöneutroniabsorboija.Lisäksi boorikarbidilla on runsaasti resursseja, se on korroosionkestävä, hyvä lämmönkestävyys, ei tuota radioaktiivisia isotooppeja ja sillä on alhainen sekundaarisädeenergia, joten boorikarbidia käytetään laajalti ohjausmateriaaleina ja suojamateriaaleina ydinreaktoreissa.
Esimerkiksi ydinteollisuudessa korkean lämpötilan kaasujäähdytteinen reaktori käyttää booria absorboivaa pallosulkujärjestelmää toisena sammutusjärjestelmänä.Onnettomuuden sattuessa, kun ensimmäinen sammutusjärjestelmä epäonnistuu, toinen sammutusjärjestelmä käyttää suurta määrää boorikarbidipellettejä Vapaasti putoamaan reaktorin sydämen heijastavan kerroksen kanavaan jne. reaktorin sammuttamiseksi ja kylmän toteuttamiseksi. sammutus, jossa absorboiva pallo on grafiittipallo, joka sisältää boorikarbidia.Boorikarbidisydämen päätehtävä korkean lämpötilan kaasujäähdytteisessä reaktorissa on ohjata reaktorin tehoa ja turvallisuutta.Hiilitiili on kyllästetty boorikarbidineutroneja absorboivalla materiaalilla, joka voi vähentää reaktorin paineastian neutronisäteilyä.
Tällä hetkellä ydinreaktorien boridimateriaaleihin kuuluvat pääasiassa seuraavat materiaalit: boorikarbidi (säätösauvat, suojasauvat), boorihappo (hidastin, jäähdytysneste), booriteräs (ydinpolttoaineen ja ydinjätteen säätösauvat ja varastointimateriaalit), boorieuropium (sydän palava myrkkymateriaali) jne.