Борният карбид е черен кристал с метален блясък, известен също като черен диамант, който принадлежи към неорганичните неметални материали.Понастоящем всеки е запознат с материала от борен карбид, което може да се дължи на прилагането на бронирана броня, тъй като има най-ниската плътност сред керамичните материали, има предимствата на висок модул на еластичност и висока твърдост и може да постигне добро използване на микрофрактура за абсорбиране на снаряди.Ефектът на енергията, като същевременно поддържа натоварването възможно най-ниско.Но всъщност борният карбид има много други уникални свойства, които могат да го накарат да играе важна роля в абразивите, огнеупорните материали, ядрената индустрия, космическата промишленост и други области.
Свойства наборен карбид
По отношение на физичните свойства, твърдостта на борния карбид е само след диаманта и кубичния борен нитрид и все още може да поддържа висока якост при високи температури, което може да се използва като идеален материал, устойчив на високотемпературно износване;плътността на борния карбид е много малка (теоретичната плътност е само 2,52 g / cm3), по-лека от обикновените керамични материали и може да се използва в космическата област;Борният карбид има силна способност за поглъщане на неутрони, добра термична стабилност и точка на топене от 2450 ° C, така че се използва широко и в ядрената индустрия.Способността за поглъщане на неутрони може да бъде допълнително подобрена чрез добавяне на B елементи;материали от борен карбид със специфична морфология и структура също имат специални фотоелектрични свойства;в допълнение, борният карбид има висока точка на топене, висок модул на еластичност, нисък коефициент на разширение и добри. Тези предимства го правят потенциален материал за приложение в много области като металургията, химическата промишленост, машините, космическата и военната индустрия.Например, устойчиви на корозия и износване части, производство на бронирани брони, пръти за управление на реактори и термоелектрически елементи и др.
По отношение на химичните свойства, борният карбид не реагира с киселини, основи и повечето неорганични съединения при стайна температура и почти не реагира с кислород и халогенни газове при стайна температура и неговите химични свойства са стабилни.В допълнение, прахът от борен карбид се активира от халоген като бориращ агент за стомана и борът се инфилтрира върху повърхността на стоманата, за да образува филм от железен борид, като по този начин повишава здравината и устойчивостта на износване на материала, а химичните му свойства са отлични.
Всички знаем, че естеството на материала определя употребата, така че в кои приложения борният карбид на прах има изключителна производителност?Инженерите от R&D центъра наUrbanMines Tech.Co., Ltd. направи следното обобщение.
Приложение наборен карбид
1. Борният карбид се използва като полиращ абразив
Използването на борен карбид като абразив се използва главно за шлайфане и полиране на сапфир.Сред свръхтвърдите материали твърдостта на борния карбид е по-добра от тази на алуминиевия оксид и силициевия карбид, на второ място след диаманта и кубичния борен нитрид.Сапфирът е най-идеалният субстратен материал за полупроводникови GaN/Al 2 O3 светоизлъчващи диоди (LED), широкомащабни интегрални схеми SOI и SOS и свръхпроводящи наноструктурни филми.Гладкостта на повърхността е много висока и трябва да бъде изключително гладка Без степен на увреждане.Поради високата якост и високата твърдост на сапфировия кристал (твърдост по Моос 9), той донесе големи трудности на преработвателните предприятия.
От гледна точка на материалите и шлайфането, най-добрите материали за обработка и шлайфане на сапфирени кристали са синтетичен диамант, борен карбид, силициев карбид и силициев диоксид.Твърдостта на изкуствения диамант е твърде висока (твърдост по Моос 10) при шлайфане на сапфирената пластина, това ще надраска повърхността, ще повлияе на пропускливостта на светлината на пластината и цената е скъпа;след рязане на силициев карбид, грапавостта RA обикновено е висока и плоскостта е лоша;Твърдостта на силициевия диоксид обаче не е достатъчна (твърдост по Моос 7) и силата на смилане е лоша, което отнема време и трудоемък процес на смилане.Следователно абразивът от борен карбид (твърдост по Mohs 9,3) се превърна в най-идеалния материал за обработка и шлайфане на сапфирени кристали и има отлична производителност при двустранно шлайфане на сапфирени пластини и обратно изтъняване и полиране на базирани на сапфир LED епитаксиални пластини.
Струва си да се спомене, че когато борният карбид е над 600 ° C, повърхността ще се окисли във филм B2O3, който ще го омекоти до известна степен, така че не е подходящ за сухо смилане при твърде висока температура в абразивни приложения, само подходящ за полиране течност мелене.Това свойство обаче предотвратява по-нататъшното окисляване на B4C, което го прави уникални предимства при прилагането на огнеупорни материали.
2. Приложение в огнеупорни материали
Борният карбид има характеристиките на антиоксидация и устойчивост на висока температура.Обикновено се използва като усъвършенствани оформени и неоформени огнеупорни материали и се използва широко в различни области на металургията, като стоманени печки и мебели за пещи.
С нуждите от енергоспестяване и намаляване на потреблението в производството на желязо и стомана и топенето на нисковъглеродна стомана и ултра-ниско въглеродна стомана, изследванията и развитието на нисковъглеродни магнезиево-въглеродни тухли (обикновено <8% въглеродно съдържание) с отлично представяне привлича все повече и повече внимание от местни и чуждестранни индустрии.Понастоящем производителността на нисковъглеродните магнезиево-въглеродни тухли като цяло се подобрява чрез подобряване на свързаната въглеродна структура, оптимизиране на матричната структура на магнезиево-въглеродни тухли и добавяне на високоефективни антиоксиданти.Сред тях се използва графитизиран въглерод, съставен от промишлен клас борен карбид и частично графитизирани сажди.Черният композитен прах, използван като източник на въглерод и антиоксидант за нисковъглеродни магнезиево-въглеродни тухли, постигна добри резултати.
Тъй като борният карбид ще омекне до известна степен при висока температура, той може да бъде прикрепен към повърхността на други частици на материала.Дори ако продуктът е уплътнен, B2O3 оксидният филм на повърхността може да образува определена защита и да играе антиокислителна роля.В същото време, тъй като колонните кристали, генерирани от реакцията, се разпределят в матрицата и празнините на огнеупорния материал, порьозността се намалява, якостта на средната температура се подобрява и обемът на генерираните кристали се разширява, което може да излекува обема свиване и намаляване на пукнатините.
3. Бронеустойчиви материали, използвани за подобряване на националната отбрана
Благодарение на своята висока твърдост, висока якост, малко специфично тегло и високо ниво на балистична устойчивост, борният карбид е особено в съответствие с тенденцията за леки бронирани материали.Това е най-добрият бронеустойчив материал за защита на самолети, превозни средства, броня и човешки тела;понастоящем,Някои страниса предложили евтино изследване на антибалистична броня от борен карбид, целящо да насърчи широкомащабното използване на антибалистична броня от борен карбид в отбранителната индустрия.
4. Приложение в ядрената индустрия
Борният карбид има високо напречно сечение на поглъщане на неутрони и широк енергиен спектър на неутрони и е международно признат като най-добрият абсорбатор на неутрони за ядрената индустрия.Сред тях термичната секция на изотопа бор-10 е висока до 347 × 10-24 cm2, на второ място след няколко елемента като гадолиний, самарий и кадмий, и е ефективен абсорбатор на термични неутрони.В допълнение, борният карбид е богат на ресурси, устойчив е на корозия, има добра термична стабилност, не произвежда радиоактивни изотопи и има ниска енергия на вторичния лъч, така че борният карбид се използва широко като контролни материали и екраниращи материали в ядрени реактори.
Например в ядрената промишленост високотемпературният реактор с газово охлаждане използва система за изключване на топка, абсорбираща бор, като втора система за изключване.В случай на авария, когато първата система за спиране се повреди, втората система за спиране използва голям брой пелети от борен карбид, които свободно падат в канала на отразяващия слой на активната зона на реактора и т.н., за да затвори реактора и да реализира студ изключване, при което абсорбиращата топка е графитна топка, съдържаща борен карбид.Основната функция на сърцевината от борен карбид във високотемпературния реактор с газово охлаждане е да контролира мощността и безопасността на реактора.Въглеродната тухла е импрегнирана с материал, абсорбиращ неутрони от борен карбид, който може да намали неутронното облъчване на съда под налягане на реактора.
Понастоящем боридните материали за ядрени реактори включват главно следните материали: борен карбид (контролни пръти, екраниращи пръти), борна киселина (модератор, охлаждаща течност), борна стомана (контролни пръти и материали за съхранение на ядрено гориво и ядрени отпадъци), борен европий (горим отровен материал в сърцевината) и др.