Borcarbid er en sort krystal med metallisk glans, også kendt som sort diamant, som tilhører uorganiske ikke-metalliske materialer.På nuværende tidspunkt er alle bekendt med materialet af borcarbid, hvilket kan skyldes anvendelsen af skudsikker rustning, fordi det har den laveste tæthed blandt keramiske materialer, har fordelene ved høj elasticitetsmodul og høj hårdhed og kan opnå god brug af mikrofraktur for at absorbere projektiler.Effekten af energi, samtidig med at belastningen holdes så lav som muligt.Men faktisk har borcarbid mange andre unikke egenskaber, som kan få det til at spille en vigtig rolle inden for slibemidler, ildfaste materialer, nuklear industri, rumfart og andre områder.
Egenskaber afborcarbid
Med hensyn til fysiske egenskaber er hårdheden af borcarbid kun efter diamant og kubisk bornitrid, og det kan stadig opretholde høj styrke ved høje temperaturer, som kan bruges som et ideelt højtemperatur slidbestandigt materiale;tætheden af borcarbid er meget lille (teoretisk densitet er kun 2,52 g/cm3), lettere end almindelige keramiske materialer og kan bruges i rumfartsområdet;borcarbid har en stærk neutronabsorptionsevne, god termisk stabilitet og et smeltepunkt på 2450 ° C, så det er også meget udbredt i nuklearindustrien.Neutronens neutronabsorptionsevne kan forbedres yderligere ved at tilføje B-elementer;borcarbidmaterialer med specifik morfologi og struktur har også specielle fotoelektriske egenskaber;derudover har borcarbid et højt smeltepunkt, højt elasticitetsmodul, lav ekspansionskoefficient og god Disse fordele gør det til et potentielt anvendelsesmateriale inden for mange områder såsom metallurgi, kemisk industri, maskiner, rumfart og militær industri.For eksempel korrosionsbestandige og slidbestandige dele, fremstilling af skudsikre panser, reaktorkontrolstænger og termoelektriske elementer mv.
Med hensyn til kemiske egenskaber reagerer borcarbid ikke med syrer, baser og de fleste uorganiske forbindelser ved stuetemperatur og reagerer næsten ikke med oxygen og halogengasser ved stuetemperatur, og dets kemiske egenskaber er stabile.Derudover aktiveres borcarbidpulver af halogen som et stålboreringsmiddel, og bor infiltreres på overfladen af stål for at danne en jernboridfilm, hvorved materialets styrke og slidstyrke forbedres, og dets kemiske egenskaber er fremragende.
Vi ved alle, at materialets natur bestemmer brugen, så i hvilke applikationer har borcarbidpulver en enestående ydeevne?Ingeniørerne i R&D-centret iUrbanMines Tech.Co., Ltd. lavede følgende oversigt.
Anvendelse afborcarbid
1. Borcarbid anvendes som poleringsslibemiddel
Anvendelsen af borcarbid som slibemiddel bruges hovedsageligt til slibning og polering af safir.Blandt superhårde materialer er hårdheden af borcarbid bedre end for aluminiumoxid og siliciumcarbid, kun næst efter diamant og kubisk bornitrid.Safir er det mest ideelle substratmateriale til halvleder GaN/Al 2 O3 lysemitterende dioder (LED'er), integrerede kredsløb i stor skala SOI og SOS og superledende nanostrukturfilm.Overfladens glathed er meget høj og skal være ultraglat Ingen grad af skade.På grund af den høje styrke og høje hårdhed af safirkrystal (Mohs hårdhed 9), har det medført store vanskeligheder for forarbejdningsvirksomheder.
Fra perspektivet af materialer og slibning er de bedste materialer til forarbejdning og slibning af safirkrystaller syntetisk diamant, borcarbid, siliciumcarbid og siliciumdioxid.Hårdheden af kunstig diamant er for høj (Mohs hårdhed 10) ved slibning af safirwaferen, det vil ridse overfladen, påvirke waferens lystransmission, og prisen er dyr;efter skæring af siliciumcarbid er ruheden RA sædvanligvis høj, og fladheden er dårlig;Hårdheden af silica er dog ikke nok (Mohs hårdhed 7), og slibekraften er ringe, hvilket er tids- og arbejdskrævende i slibningsprocessen.Derfor er borkarbidslibemiddel (Mohs hårdhed 9,3) blevet det mest ideelle materiale til forarbejdning og slibning af safirkrystaller og har fremragende ydeevne i dobbeltsidet slibning af safirskiver og bagudtynding og polering af safirbaserede LED-epitaksiale wafere.
Det er værd at nævne, at når borcarbid er over 600 ° C, vil overfladen blive oxideret til B2O3-film, hvilket vil blødgøre den til en vis grad, så den er ikke egnet til tørslibning ved for høj temperatur i slibende applikationer, kun egnet til polering af flydende slibning.Denne egenskab forhindrer imidlertid B4C i at blive oxideret yderligere, hvilket gør det til unikke fordele ved anvendelsen af ildfaste materialer.
2. Anvendelse i ildfaste materialer
Borcarbid har egenskaberne antioxidation og høj temperaturbestandighed.Det bruges generelt som avancerede formede og uformede ildfaste materialer og er meget udbredt inden for forskellige metallurgiområder, såsom stålovne og ovnmøbler.
Med behov for energibesparelser og forbrugsreduktion i jern- og stålindustrien og smeltning af stål med lavt kulstofindhold og stål med ultralavt kulstofindhold, forskning og udvikling af kulstoffattige magnesia-kulstofsten (generelt <8 % kulstofindhold) med fremragende ydeevne har tiltrukket sig mere og mere opmærksomhed fra indenlandske og udenlandske industrier.På nuværende tidspunkt forbedres ydeevnen af magnesia-carbon mursten generelt ved at forbedre den bundne kulstofstruktur, optimere matrixstrukturen af magnesia-carbon mursten og tilføje højeffektive antioxidanter.Blandt dem anvendes grafitiseret kul sammensat af borcarbid af industriel kvalitet og delvist grafitiseret kulrøg.Sort kompositpulver, brugt som kulstofkilde og antioxidant til kulstoffattige magnesia-kulstof mursten, har opnået gode resultater.
Da borcarbid vil blødgøres til en vis grad ved høj temperatur, kan det fastgøres til overfladen af andre materialepartikler.Selvom produktet er fortættet, kan B2O3-oxidfilmen på overfladen danne en vis beskyttelse og spille en antioxidationsrolle.På samme tid, fordi de søjleformede krystaller, der genereres af reaktionen, er fordelt i matrixen og hullerne i det ildfaste materiale, reduceres porøsiteten, middeltemperaturstyrken forbedres, og volumenet af de genererede krystaller udvides, hvilket kan helbrede volumen krympning og reducerer revner.
3. Skudsikre materialer, der bruges til at forbedre det nationale forsvar
På grund af sin høje hårdhed, høje styrke, lille vægtfylde og høje niveau af ballistisk modstand, er borcarbid især på linje med tendensen med lette skudsikre materialer.Det er det bedste skudsikre materiale til beskyttelse af fly, køretøjer, rustninger og menneskekroppe;i øjeblikket,Nogle landehar foreslået billig borcarbid anti-ballistisk panserforskning med det formål at fremme storstilet brug af borcarbid anti-ballistisk panser i forsvarsindustrien.
4. Anvendelse i nuklear industri
Borcarbid har et højt neutronabsorptionstværsnit og et bredt neutronenergispektrum og er internationalt anerkendt som den bedste neutronabsorber til atomindustrien.Blandt dem er den termiske sektion af bor-10-isotop så høj som 347×10-24 cm2, kun næst efter nogle få elementer som gadolinium, samarium og cadmium, og er en effektiv termisk neutronabsorber.Derudover er borcarbid rig på ressourcer, korrosionsbestandig, god termisk stabilitet, producerer ikke radioaktive isotoper og har lav sekundær stråleenergi, så borcarbid er meget udbredt som kontrolmaterialer og afskærmningsmaterialer i atomreaktorer.
For eksempel i den nukleare industri bruger den højtemperaturgaskølede reaktor borabsorberende kuglenedlukningssystem som det andet nedlukningssystem.I tilfælde af en ulykke, når det første nedlukningssystem svigter, bruger det andet nedlukningssystem et stort antal borkarbid-pellets Frit fald i kanalen for det reflekterende lag af reaktorkernen osv., for at lukke reaktoren ned og realisere kulde nedlukning, hvor den absorberende kugle er en grafitkugle indeholdende borcarbid.Hovedfunktionen af borcarbidkernen i den højtemperaturgaskølede reaktor er at kontrollere reaktorens kraft og sikkerhed.Kulstofstenen er imprægneret med borcarbid neutronabsorberende materiale, som kan reducere neutronbestrålingen fra reaktortrykbeholderen.
På nuværende tidspunkt omfatter boridmaterialer til atomreaktorer hovedsageligt følgende materialer: borcarbid (kontrolstænger, afskærmningsstænger), borsyre (moderator, kølemiddel), borstål (kontrolstænger og lagermaterialer til nukleart brændsel og nukleart affald), bor Europium (kernebrændbart giftmateriale) osv.