کاربید بور یک کریستال سیاه رنگ با درخشش فلزی است که به الماس سیاه نیز معروف است و متعلق به مواد غیر فلزی غیر آلی است.در حال حاضر همه با ماده کاربید بور آشنایی دارند که ممکن است به دلیل استفاده از زره ضد گلوله باشد زیرا کمترین چگالی را در بین مواد سرامیکی دارد و از مزایای مدول الاستیک بالا و سختی بالا برخوردار است و می تواند کاربرد خوبی داشته باشد. ریز شکستگی برای جذب پرتابه.اثر انرژی، در حالی که بار را تا حد ممکن پایین نگه می دارد.اما در واقع، کاربید بور دارای بسیاری از خواص منحصر به فرد دیگر است که می تواند نقش مهمی در ساینده ها، مواد نسوز، صنایع هسته ای، هوافضا و سایر زمینه ها داشته باشد.
خواص ازکاربید بور
از نظر خواص فیزیکی، سختی کاربید بور فقط بعد از الماس و نیترید بور مکعبی است و هنوز هم می تواند استحکام بالایی را در دماهای بالا حفظ کند که می تواند به عنوان یک ماده ایده آل مقاوم در برابر سایش در دمای بالا استفاده شود.چگالی کاربید بور بسیار کوچک است (چگالی نظری تنها 2.52 گرم بر سانتی متر مکعب است)، سبک تر از مواد سرامیکی معمولی است و می تواند در زمینه هوافضا استفاده شود.کاربید بور دارای توانایی جذب نوترون قوی، پایداری حرارتی خوب و نقطه ذوب 2450 درجه سانتیگراد است، بنابراین به طور گسترده در صنعت هسته ای استفاده می شود.توانایی جذب نوترون نوترون را می توان با افزودن عناصر B بیشتر بهبود بخشید.مواد کاربید بور با مورفولوژی و ساختار خاص نیز دارای خواص فوتوالکتریک خاصی هستند.علاوه بر این، کاربید بور دارای نقطه ذوب بالا، مدول الاستیک بالا، ضریب انبساط کم و خوب است.به عنوان مثال، قطعات مقاوم در برابر خوردگی و مقاوم در برابر سایش، ساخت زره ضد گلوله، میله های کنترل راکتور و عناصر ترموالکتریک و غیره.
از نظر خواص شیمیایی، کاربید بور در دمای اتاق با اسیدها، قلیاها و اکثر ترکیبات معدنی واکنش نمی دهد و در دمای اتاق به سختی با گازهای اکسیژن و هالوژن واکنش می دهد و خواص شیمیایی آن پایدار است.علاوه بر این، پودر کاربید بور توسط هالوژن به عنوان عامل سوراخ‌کننده فولاد فعال می‌شود و بور بر روی سطح فولاد نفوذ می‌کند تا یک فیلم برید آهن تشکیل دهد، در نتیجه استحکام و مقاومت در برابر سایش ماده را افزایش می‌دهد و خواص شیمیایی آن عالی است.
همه ما می دانیم که ماهیت ماده تعیین کننده استفاده است، بنابراین پودر کاربید بور در کدام کاربردها عملکرد فوق العاده ای دارد؟مهندسان مرکز تحقیق و توسعهUrbanMines Tech.Co., Ltd. خلاصه زیر را تهیه کرد.
کاربردکاربید بور
1. کاربید بور به عنوان ساینده صیقل دهنده استفاده می شود
کاربرد کاربید بور به عنوان یک ساینده عمدتاً برای آسیاب و پرداخت یاقوت کبود استفاده می شود.در بین مواد فوق سخت، سختی کاربید بور بهتر از اکسید آلومینیوم و کاربید سیلیکون است و بعد از الماس و نیترید بور مکعبی در رتبه دوم قرار دارد.یاقوت کبود ایده آل ترین ماده بستر برای دیودهای ساطع نور نیمه هادی GaN/Al 2 O3 (LED)، مدارهای مجتمع در مقیاس بزرگ SOI و SOS و فیلم های نانوساختار ابررسانا است.صافی سطح بسیار زیاد است و باید فوق العاده صاف و بدون درجه آسیب باشد.به دلیل استحکام بالا و سختی بالا کریستال یاقوت کبود (سختی Mohs 9) مشکلات زیادی را برای شرکت های فرآوری به همراه آورده است.
از منظر مواد و آسیاب، بهترین مواد برای پردازش و آسیاب کریستال های یاقوت کبود الماس مصنوعی، کاربید بور، کاربید سیلیکون و دی اکسید سیلیکون هستند.سختی الماس مصنوعی خیلی زیاد است (سختی Mohs 10) هنگام آسیاب کردن ویفر یاقوت کبود، سطح را خراش می دهد، بر عبور نور ویفر تأثیر می گذارد و قیمت آن گران است.پس از برش کاربید سیلیکون، زبری RA معمولاً زیاد است و صافی ضعیف است.با این حال، سختی سیلیس کافی نیست (سختی Mohs 7)، و نیروی آسیاب ضعیف است، که در فرآیند سنگ زنی زمان بر و کار فشرده است.بنابراین، ساینده کاربید بور (سختی Mohs 9.3) به ایده‌آل‌ترین ماده برای پردازش و آسیاب کریستال‌های یاقوت کبود تبدیل شده است و عملکرد عالی در آسیاب دو طرفه ویفرهای یاقوت کبود و نازک‌کردن و صیقل دادن پشت ویفرهای اپیتاکسیال LED مبتنی بر یاقوت کبود دارد.
قابل ذکر است که وقتی کاربید بور بالای 600 درجه سانتیگراد باشد، سطح به فیلم B2O3 اکسید می شود که تا حدی آن را نرم می کند، بنابراین برای آسیاب خشک در دمای خیلی بالا در کاربردهای ساینده مناسب نیست، فقط مناسب است. برای پولیش آسیاب مایع.با این حال، این خاصیت از اکسید شدن بیشتر B4C جلوگیری می کند و باعث می شود مزایای منحصر به فردی در کاربرد مواد نسوز داشته باشد.
2. کاربرد در مواد نسوز
کاربید بور دارای ویژگی های ضد اکسیداسیون و مقاومت در برابر دمای بالا است.به طور کلی به عنوان مواد نسوز شکل پیشرفته و بدون شکل استفاده می شود و به طور گسترده در زمینه های مختلف متالورژی مانند اجاق های فولادی و مبلمان کوره استفاده می شود.
با نیاز به صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش مصرف در صنعت آهن و فولاد و ذوب فولاد کم کربن و فولاد بسیار کم کربن، تحقیق و توسعه آجرهای کربن منیزیم کم کربن (به طور کلی کمتر از 8 درصد کربن) با عملکرد عالی بیش از پیش مورد توجه صنایع داخلی و خارجی قرار گرفته است.در حال حاضر، عملکرد آجرهای منیزیم-کربن کم کربن به طور کلی با بهبود ساختار کربن پیوندی، بهینه سازی ساختار ماتریس آجرهای منیزیم-کربن و افزودن آنتی اکسیدان های با کارایی بالا بهبود می یابد.در میان آنها، کربن گرافیتی متشکل از کاربید بور درجه صنعتی و کربن سیاه تا حدی گرافیت شده استفاده می شود.پودر کامپوزیت سیاه که به عنوان منبع کربن و آنتی اکسیدان برای آجرهای منیزیم کربن کم کربن استفاده می شود، نتایج خوبی به دست آورده است.
از آنجایی که کاربید بور در دمای بالا تا حدی نرم می شود، می توان آن را به سطح ذرات دیگر مواد متصل کرد.حتی اگر محصول متراکم شده باشد، فیلم اکسید B2O3 روی سطح می تواند محافظت خاصی را ایجاد کند و نقش ضد اکسیداسیون ایفا کند.در همان زمان، به دلیل اینکه بلورهای ستونی تولید شده توسط واکنش در ماتریس و شکاف های مواد نسوز توزیع می شوند، تخلخل کاهش می یابد، استحکام دمای متوسط بهبود می یابد و حجم کریستال های تولید شده منبسط می شود که می تواند حجم را بهبود بخشد. انقباض و کاهش ترک ها.
3. مواد ضد گلوله مورد استفاده برای تقویت دفاع ملی
کاربید بور به دلیل سختی بالا، استحکام بالا، وزن مخصوص کوچک و مقاومت بالستیک بالا، به ویژه با روند مواد ضد گلوله سبک وزن مطابقت دارد.این بهترین ماده ضد گلوله برای محافظت از هواپیما، وسایل نقلیه، زره و بدن انسان است.در حال حاضر،برخی از کشورهابا هدف ترویج استفاده در مقیاس بزرگ از زره ضد بالستیک کاربید بور در صنایع دفاعی، تحقیقات کم‌هزینه‌ای را پیشنهاد کرده‌اند.
4. کاربرد در صنعت هسته ای
کاربید بور دارای سطح مقطع جذب نوترون بالا و طیف وسیع انرژی نوترون است و در سطح بین المللی به عنوان بهترین جاذب نوترون برای صنعت هسته ای شناخته شده است.در میان آنها، بخش حرارتی ایزوتوپ بور-10 به اندازه 347×10-24 سانتی‌متر مربع است که پس از چند عنصر مانند گادولینیوم، ساماریوم و کادمیوم دوم است و یک جاذب نوترون حرارتی کارآمد است.علاوه بر این، کاربید بور غنی از منابع، مقاوم در برابر خوردگی، پایداری حرارتی خوب است، ایزوتوپ های رادیواکتیو تولید نمی کند و انرژی اشعه ثانویه کمی دارد، بنابراین کاربید بور به طور گسترده به عنوان مواد کنترلی و مواد محافظ در راکتورهای هسته ای استفاده می شود.
به عنوان مثال، در صنعت هسته ای، راکتور خنک کننده با گاز با دمای بالا از سیستم خاموش کردن توپ جذب کننده بور به عنوان سیستم خاموشی دوم استفاده می کند.در صورت بروز حادثه، هنگامی که سیستم خاموشی اول از کار بیفتد، سیستم خاموشی دوم از تعداد زیادی گلوله کاربید بور از سقوط آزاد به کانال لایه بازتابنده هسته راکتور و غیره استفاده می کند تا راکتور خاموش شود و متوجه سرما شود. خاموش شدن، که در آن توپ جذب کننده یک توپ گرافیتی حاوی کاربید بور است.عملکرد اصلی هسته کاربید بور در راکتور خنک کننده با گاز با دمای بالا، کنترل قدرت و ایمنی راکتور است.آجر کربنی با مواد جذب کننده نوترون کاربید بور آغشته شده است که می تواند تابش نوترون مخزن تحت فشار راکتور را کاهش دهد.
در حال حاضر، مواد بورید برای راکتورهای هسته‌ای عمدتاً شامل مواد زیر است: کاربید بور (میله‌های کنترل، میله‌های محافظ)، اسید بوریک (تعدیل‌کننده، خنک‌کننده)، فولاد بور (میله‌های کنترل و مواد ذخیره‌سازی سوخت هسته‌ای و زباله‌های هسته‌ای)، بور یوروپیوم. (مواد سمی قابل سوختن هسته) و غیره