Borkarbid är en svart kristall med metallisk lyster, även känd som svart diamant, som tillhör oorganiska icke-metalliska material.För närvarande är alla bekanta med materialet av borkarbid, vilket kan bero på tillämpningen av skottsäker rustning, eftersom det har den lägsta densiteten bland keramiska material, har fördelarna med hög elasticitetsmodul och hög hårdhet och kan uppnå bra användning mikrofraktur för att absorbera projektiler.Effekten av energi, samtidigt som belastningen hålls så låg som möjligt.Men i själva verket har borkarbid många andra unika egenskaper, vilket kan göra att den spelar en viktig roll inom slipmedel, eldfasta material, kärnkraftsindustri, rymd och andra områden.
Egenskaper avborkarbid
När det gäller fysikaliska egenskaper är hårdheten hos borkarbid endast efter diamant och kubisk bornitrid, och den kan fortfarande bibehålla hög hållfasthet vid höga temperaturer, vilket kan användas som ett idealiskt slitstarkt material vid hög temperatur;densiteten av borkarbid är mycket liten (teoretisk densitet är endast 2,52 g/cm3), lättare än vanliga keramiska material och kan användas inom flyg- och rymdområdet;Borkarbid har en stark neutronabsorptionsförmåga, god termisk stabilitet och en smältpunkt på 2450 ° C, så den används också i stor utsträckning inom kärnkraftsindustrin.Neutronens neutronabsorptionsförmåga kan förbättras ytterligare genom att lägga till B-element;borkarbidmaterial med specifik morfologi och struktur har också speciella fotoelektriska egenskaper;dessutom har borkarbid en hög smältpunkt, hög elasticitetsmodul, låg expansionskoefficient och bra. Dessa fördelar gör det till ett potentiellt applikationsmaterial inom många områden som metallurgi, kemisk industri, maskiner, flyg- och militärindustri.Till exempel korrosionsbeständiga och slitstarka delar, tillverkning av skottsäkra pansar, reaktorstyrstavar och termoelektriska element, etc.
När det gäller kemiska egenskaper reagerar borkarbid inte med syror, alkalier och de flesta oorganiska föreningar vid rumstemperatur, och reagerar knappast med syre och halogengaser vid rumstemperatur, och dess kemiska egenskaper är stabila.Dessutom aktiveras borkarbidpulver av halogen som ett stålborrningsmedel, och bor infiltreras på stålytan för att bilda en järnboridfilm, vilket förbättrar materialets styrka och slitstyrka, och dess kemiska egenskaper är utmärkta.
Vi vet alla att materialets natur avgör användningen, så i vilka applikationer har borkarbidpulver enastående prestanda?Ingenjörerna i FoU-centret förUrbanMines Tech.Co., Ltd. gjorde följande sammanfattning.
Tillämpning avborkarbid
1. Borkarbid används som slipmedel för polering
Appliceringen av borkarbid som slipmedel används främst för slipning och polering av safir.Bland superhårda material är hårdheten hos borkarbid bättre än för aluminiumoxid och kiselkarbid, näst efter diamant och kubisk bornitrid.Safir är det mest idealiska substratmaterialet för halvledar GaN/Al 2 O3 ljusemitterande dioder (LED), storskaliga integrerade kretsar SOI och SOS och supraledande nanostrukturfilmer.Ytans jämnhet är mycket hög och måste vara ultraslät Ingen grad av skada.På grund av den höga hållfastheten och hårdheten hos safirkristall (Mohs hårdhet 9) har det medfört stora svårigheter för bearbetningsföretag.
Ur material och slipning är de bästa materialen för bearbetning och slipning av safirkristaller syntetisk diamant, borkarbid, kiselkarbid och kiseldioxid.Hårdheten hos konstgjord diamant är för hög (Mohs hårdhet 10) vid slipning av safirskivan, det kommer att repa ytan, påverka ljustransmittansen hos skivan och priset är dyrt;efter skärning av kiselkarbid är grovheten RA vanligtvis hög och planheten är dålig;Men kiseldioxidens hårdhet räcker inte till (Mohs hårdhet 7), och slipkraften är dålig, vilket är tidskrävande och arbetskrävande i malningsprocessen.Därför har borkarbidslipmedel (Mohs hårdhet 9,3) blivit det mest idealiska materialet för bearbetning och slipning av safirkristaller, och har utmärkta prestanda vid dubbelsidig slipning av safirskivor och bakuttunning och polering av safirbaserade LED-epitaxialwafers.
Det är värt att nämna att när borkarbid är över 600 ° C kommer ytan att oxideras till B2O3-film, vilket kommer att mjuka upp den till viss del, så den är inte lämplig för torrslipning vid för hög temperatur i slipande applikationer, endast lämplig för polering av flytande slipning.Denna egenskap förhindrar dock att B4C oxideras ytterligare, vilket gör att den har unika fördelar vid applicering av eldfasta material.
2. Applicering i eldfasta material
Borkarbid har egenskaperna antioxidation och hög temperaturbeständighet.Det används i allmänhet som avancerade formade och oformade eldfasta material och används ofta inom olika metallurgiområden, såsom stålkaminer och ugnsmöbler.
Med behoven av energibesparing och förbrukningsminskning inom järn- och stålindustrin och smältning av lågkolhaltigt stål och ultralågt kolstål, forskning och utveckling av tegelstenar av magnesia-kol med låg kolhalt (vanligtvis <8 % kolhalt) med utmärkta prestanda har väckt mer och mer uppmärksamhet från inhemska och utländska industrier.För närvarande förbättras prestandan hos tegelstenar av magnesia-kol i allmänhet genom att förbättra den bundna kolstrukturen, optimera matrisstrukturen för magnesia-kol tegelstenar och lägga till högeffektiva antioxidanter.Bland dem används grafitiserat kol som består av borkarbid av industriell kvalitet och delvis grafitiserat kolsvart.Svart kompositpulver, som används som kolkälla och antioxidant för tegelstenar av magnesia-kol med låg kolhalt, har uppnått goda resultat.
Eftersom borkarbid kommer att mjukna i viss utsträckning vid hög temperatur, kan den fästas på ytan av andra materialpartiklar.Även om produkten är förtätad kan B2O3-oxidfilmen på ytan bilda ett visst skydd och spela en antioxidationsroll.Samtidigt, eftersom de kolumnära kristallerna som genereras av reaktionen är fördelade i matrisen och luckorna i det eldfasta materialet, minskas porositeten, medeltemperaturstyrkan förbättras och volymen av de genererade kristallerna expanderar, vilket kan läka volymen krympa och minska sprickor.
3. Skottsäkra material som används för att förbättra det nationella försvaret
På grund av sin höga hårdhet, höga hållfasthet, låga specifik vikt och höga nivå av ballistiskt motstånd är borkarbid särskilt i linje med trenden med lätta skottsäkra material.Det är det bästa skottsäkra materialet för skydd av flygplan, fordon, rustningar och människokroppar;för närvarande,Vissa länderhar föreslagit lågkostnadsforskning om borkarbid anti-ballistisk pansar, som syftar till att främja storskalig användning av borkarbid anti-ballistisk pansar inom försvarsindustrin.
4. Tillämpning inom kärnkraftsindustrin
Borkarbid har ett tvärsnitt med hög neutronabsorption och ett brett neutronenergispektrum och är internationellt erkänd som den bästa neutronabsorbatorn för kärnkraftsindustrin.Bland dem är den termiska sektionen av bor-10 isotopen så hög som 347×10-24 cm2, näst efter ett fåtal element som gadolinium, samarium och kadmium, och är en effektiv termisk neutronabsorbator.Dessutom är borkarbid rik på resurser, korrosionsbeständig, god termisk stabilitet, producerar inte radioaktiva isotoper och har låg sekundär strålenergi, så borkarbid används ofta som kontrollmaterial och skärmningsmaterial i kärnreaktorer.
Till exempel inom kärnkraftsindustrin använder den gaskylda högtemperaturreaktorn borabsorberande kulavstängningssystem som det andra avstängningssystemet.I händelse av en olycka, när det första avstängningssystemet misslyckas, använder det andra avstängningssystemet ett stort antal borkarbidpellets. avstängning, varvid den absorberande kulan är en grafitkula innehållande borkarbid.Huvudfunktionen för borkarbidkärnan i den gaskylda högtemperaturreaktorn är att kontrollera reaktorns kraft och säkerhet.Koltegeln är impregnerad med borkarbid neutronabsorberande material, vilket kan minska neutronbestrålningen från reaktortryckkärlet.
För närvarande inkluderar boridmaterial för kärnreaktorer huvudsakligen följande material: borkarbid (kontrollstavar, skärmstavar), borsyra (moderator, kylmedel), borstål (kontrollstavar och lagringsmaterial för kärnbränsle och kärnavfall), bor Europium (kärnbrännbart giftmaterial) etc.