ბორის კარბიდი არის შავი კრისტალი მეტალის ბრწყინვალებით, ასევე ცნობილი როგორც შავი ბრილიანტი, რომელიც მიეკუთვნება არაორგანულ არამეტალურ მასალებს.ამჟამად ყველასთვის ცნობილია ბორის კარბიდის მასალა, რაც შეიძლება გამოწვეული იყოს ტყვიაგაუმტარი ჯავშნით, რადგან მას აქვს ყველაზე დაბალი სიმკვრივე კერამიკულ მასალებს შორის, აქვს მაღალი ელასტიურობის მოდულის და მაღალი სიხისტის უპირატესობა და შეუძლია კარგი გამოყენება. ჭურვების შთანთქმის მიკრო მოტეხილობა.ენერგიის ეფექტი, ხოლო დატვირთვა რაც შეიძლება დაბალია.სინამდვილეში, ბორის კარბიდს აქვს მრავალი სხვა უნიკალური თვისება, რამაც შეიძლება მნიშვნელოვანი როლი შეასრულოს აბრაზიულ, ცეცხლგამძლე მასალებში, ბირთვულ მრეწველობაში, კოსმოსურ და სხვა სფეროებში.
თვისებებიბორის კარბიდი
ფიზიკური თვისებების თვალსაზრისით, ბორის კარბიდის სიმტკიცე მხოლოდ ალმასის და კუბური ბორის ნიტრიდის შემდეგაა და მას შეუძლია კვლავ შეინარჩუნოს მაღალი სიმტკიცე მაღალ ტემპერატურაზე, რაც შეიძლება გამოყენებულ იქნას, როგორც იდეალური მაღალი ტემპერატურის აცვიათ მდგრადი მასალა;ბორის კარბიდის სიმკვრივე ძალიან მცირეა (თეორიული სიმკვრივე არის მხოლოდ 2,52 გ/სმ3), უფრო მსუბუქი ვიდრე ჩვეულებრივი კერამიკული მასალები და შეიძლება გამოყენებულ იქნას საჰაერო კოსმოსურ სფეროში;ბორის კარბიდს აქვს ნეიტრონის შთანთქმის ძლიერი უნარი, კარგი თერმული სტაბილურობა და დნობის წერტილი 2450 ° C, ამიტომ იგი ასევე ფართოდ გამოიყენება ბირთვულ ინდუსტრიაში.ნეიტრონის ნეიტრონის შთანთქმის უნარი შეიძლება კიდევ უფრო გაუმჯობესდეს B ელემენტების დამატებით;სპეციფიკური მორფოლოგიისა და სტრუქტურის მქონე ბორის კარბიდის მასალებს ასევე აქვთ სპეციალური ფოტოელექტრული თვისებები;გარდა ამისა, ბორის კარბიდს აქვს მაღალი დნობის წერტილი, მაღალი ელასტიურობის მოდული, გაფართოების დაბალი კოეფიციენტი და კარგი. ეს უპირატესობები მას პოტენციურ მასალად აქცევს ბევრ დარგში, როგორიცაა მეტალურგია, ქიმიური მრეწველობა, მანქანათმშენებლობა, აერონავტიკა და სამხედრო მრეწველობა.მაგალითად, კოროზიისადმი მდგრადი და აცვიათ მდგრადი ნაწილები, ტყვიაგაუმტარი ჯავშნის დამზადება, რეაქტორის კონტროლის წნელები და თერმოელექტრული ელემენტები და ა.შ.
ქიმიური თვისებების მიხედვით, ბორის კარბიდი არ რეაგირებს მჟავებთან, ტუტეებთან და უმეტეს არაორგანულ ნაერთებთან ოთახის ტემპერატურაზე და ძნელად რეაგირებს ჟანგბადთან და ჰალოგენურ აირებთან ოთახის ტემპერატურაზე და მისი ქიმიური თვისებები სტაბილურია.გარდა ამისა, ბორის კარბიდის ფხვნილი გააქტიურებულია ჰალოგენით, როგორც ფოლადის დამჭერი აგენტი, და ბორი ინფილტრირებულია ფოლადის ზედაპირზე, რათა წარმოქმნას რკინის ბორიდის ფილმი, რითაც აძლიერებს მასალის სიმტკიცეს და აცვიათ წინააღმდეგობას და მისი ქიმიური თვისებები შესანიშნავია.
ჩვენ ყველამ ვიცით, რომ მასალის ბუნება განსაზღვრავს გამოყენებას, ასე რომ, რომელ აპლიკაციებში აქვს ბორის კარბიდის ფხვნილს შესანიშნავი შესრულება?R&D ცენტრის ინჟინრებიUrbanMines Tech.შპს Co.-მ გააკეთა შემდეგი რეზიუმე.
Აპლიკაციაბორის კარბიდი
1. ბორის კარბიდი გამოიყენება გასაპრიალებელ აბრაზიულად
ბორის კარბიდის გამოყენება აბრაზიულად ძირითადად გამოიყენება საფირონის დასაფქვავად და გასაპრიალებლად.ზემყარ მასალებს შორის, ბორის კარბიდის სიმტკიცე უკეთესია, ვიდრე ალუმინის ოქსიდისა და სილიციუმის კარბიდი, მეორე ადგილზეა ალმასის და კუბური ბორის ნიტრიდის შემდეგ.საფირონი არის ყველაზე იდეალური სუბსტრატის მასალა ნახევარგამტარული GaN/Al 2 O3 სინათლის გამოსხივების დიოდებისთვის (LED), ფართომასშტაბიანი ინტეგრირებული სქემების SOI და SOS და ზეგამტარი ნანოსტრუქტურული ფილმებისთვის.ზედაპირის სიგლუვე ძალიან მაღალია და უნდა იყოს ულტრა გლუვი დაზიანების ხარისხის გარეშე.საფირონის ბროლის მაღალი სიმტკიცისა და მაღალი სიხისტის გამო (Mohs hardness 9) მას დიდი სირთულეები შეუქმნა გადამამუშავებელ საწარმოებს.
მასალებისა და დაფქვის თვალსაზრისით, საფირონის კრისტალების დასამუშავებლად და დასაფქვავად საუკეთესო მასალებია სინთეტიკური ბრილიანტი, ბორის კარბიდი, სილიციუმის კარბიდი და სილიციუმის დიოქსიდი.ხელოვნური ალმასის სიმტკიცე ძალიან მაღალია (Mohs სიხისტე 10) საფირონის ვაფლის დაფქვისას, ის დაკაწრავს ზედაპირს, იმოქმედებს ვაფლის სინათლის გამტარობაზე და ფასი ძვირია;სილიციუმის კარბიდის მოჭრის შემდეგ, RA უხეშობა ჩვეულებრივ მაღალია და სიბრტყე ცუდია;ამასთან, სილიციუმის დიოქსიდის სიხისტე არ არის საკმარისი (Mohs სიხისტე 7), ხოლო დაფქვის ძალა ცუდია, რაც შრომატევადია და შრომატევადია დაფქვის პროცესში.აქედან გამომდინარე, ბორის კარბიდის აბრაზიული (Mohs სიხისტე 9.3) გახდა ყველაზე იდეალური მასალა საფირონის კრისტალების დასამუშავებლად და დასაფქვავად და აქვს შესანიშნავი შესრულება საფირონის ვაფლის ორმხრივი დაფქვისას და საფირონზე დაფუძნებული LED ეპიტაქსიალური ვაფლების უკანა გათხელებისა და გასაპრიალებლად.
აღსანიშნავია, რომ როდესაც ბორის კარბიდი 600 ° C-ზე მაღალია, ზედაპირი დაიჟანგება B2O3 ფენად, რაც მას გარკვეულწილად არბილებს, ამიტომ არ არის შესაფერისი მშრალი დაფქვისთვის ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე აბრაზიულ პროდუქტებში, მხოლოდ შესაფერისია. გასაპრიალებლად თხევადი სახეხი.თუმცა, ეს თვისება ხელს უშლის B4C-ს შემდგომ დაჟანგვას, რაც მას უნიკალურ უპირატესობას ანიჭებს ცეცხლგამძლე მასალების გამოყენებას.
2. გამოყენება ცეცხლგამძლე მასალებში
ბორის კარბიდს აქვს ანტიოქსიდანტური და მაღალი ტემპერატურის წინააღმდეგობის მახასიათებლები.იგი ზოგადად გამოიყენება როგორც მოწინავე ფორმის და უფორმო ცეცხლგამძლე მასალა და ფართოდ გამოიყენება მეტალურგიის სხვადასხვა დარგში, როგორიცაა ფოლადის ღუმელები და ღუმელის ავეჯი.
რკინისა და ფოლადის მრეწველობაში ენერგიის დაზოგვისა და მოხმარების შემცირების საჭიროებებით და დაბალნახშირბადოვანი ფოლადის და ულტრა დაბალი ნახშირბადოვანი ფოლადის დნობით, დაბალნახშირბადიანი მაგნეზია-ნახშირბადოვანი აგურის კვლევა და განვითარება (ზოგადად <8% ნახშირბადის შემცველობა) შესანიშნავი შესრულებით სულ უფრო მეტ ყურადღებას იპყრობს შიდა და უცხოური ინდუსტრიებიდან.ამჟამად, დაბალი ნახშირბადის მაგნეზია-ნახშირბადის აგურის მოქმედება ზოგადად გაუმჯობესებულია შეკრული ნახშირბადის სტრუქტურის გაუმჯობესებით, მაგნეზია-ნახშირბადის აგურის მატრიცული სტრუქტურის ოპტიმიზაციისა და მაღალი ეფექტურობის ანტიოქსიდანტების დამატებით.მათ შორის, გამოიყენება გრაფიტიზებული ნახშირბადი, რომელიც შედგება სამრეწველო კლასის ბორის კარბიდისგან და ნაწილობრივ გრაფიტიზებული ნახშირბადისგან.შავი კომპოზიციური ფხვნილი, რომელიც გამოიყენება ნახშირბადის წყაროდ და ანტიოქსიდანტად დაბალი ნახშირბადის მაგნეზია-ნახშირბადის აგურისთვის, მიაღწია კარგ შედეგებს.
ვინაიდან ბორის კარბიდი გარკვეულწილად დარბილდება მაღალ ტემპერატურაზე, ის შეიძლება მიმაგრდეს სხვა მასალის ნაწილაკების ზედაპირზე.მაშინაც კი, თუ პროდუქტი გამკვრივებულია, ზედაპირზე B2O3 ოქსიდის ფილას შეუძლია შექმნას გარკვეული დაცვა და შეასრულოს ანტიოქსიდანტური როლი.ამავდროულად, იმის გამო, რომ რეაქციის შედეგად წარმოქმნილი სვეტოვანი კრისტალები ნაწილდება ცეცხლგამძლე მასალის მატრიცასა და ხარვეზებში, ფორიანობა მცირდება, საშუალო ტემპერატურის სიძლიერე უმჯობესდება და წარმოქმნილი კრისტალების მოცულობა ფართოვდება, რაც მოცულობის განკურნებას შეუძლია. იკუმშება და ამცირებს ბზარებს.
3. ტყვიაგაუმტარი მასალები, რომლებიც გამოიყენება ეროვნული თავდაცვის გასაძლიერებლად
მაღალი სიხისტის, მაღალი სიმტკიცის, მცირე სპეციფიკური სიმძიმის და ბალისტიკური წინააღმდეგობის მაღალი დონის გამო ბორის კარბიდი განსაკუთრებით შეესაბამება მსუბუქი ტყვიაგაუმტარი მასალების ტენდენციას.ეს არის საუკეთესო ტყვიაგაუმტარი მასალა თვითმფრინავების, მანქანების, ჯავშანტექნიკის და ადამიანის სხეულის დასაცავად;ამჟამად,ზოგიერთი ქვეყანაშემოგვთავაზეს დაბალი ფასი ბორის კარბიდის საწინააღმდეგო ბალისტიკური ჯავშანტექნიკის კვლევა, რომლის მიზანია ხელი შეუწყოს ბორის კარბიდის საწინააღმდეგო ბალისტიკური ჯავშნის ფართომასშტაბიან გამოყენებას თავდაცვის ინდუსტრიაში.
4. გამოყენება ბირთვულ მრეწველობაში
ბორის კარბიდს აქვს მაღალი ნეიტრონის შთანთქმის განივი და ფართო ნეიტრონული ენერგიის სპექტრი და საერთაშორისოდ აღიარებულია, როგორც საუკეთესო ნეიტრონის შთამნთქმელი ბირთვული ინდუსტრიისთვის.მათ შორის, ბორი-10 იზოტოპის თერმული განყოფილება არის 347×10-24 სმ2, მეორე ადგილზეა მხოლოდ რამდენიმე ელემენტის შემდეგ, როგორიცაა გადოლინიუმი, სამარიუმი და კადმიუმი და არის ეფექტური თერმული ნეიტრონის შთამნთქმელი.გარდა ამისა, ბორის კარბიდი მდიდარია რესურსებით, კოროზიისადმი მდგრადი, კარგი თერმული სტაბილურობა, არ აწარმოებს რადიოაქტიურ იზოტოპებს და აქვს დაბალი მეორადი სხივების ენერგია, ამიტომ ბორის კარბიდი ფართოდ გამოიყენება როგორც საკონტროლო მასალა და დამცავი მასალა ბირთვულ რეაქტორებში.
მაგალითად, ბირთვულ ინდუსტრიაში, მაღალი ტემპერატურის გაზის გაცივებული რეაქტორი იყენებს ბორის შთანთქმის ბურთის გამორთვის სისტემას, როგორც მეორე გამორთვის სისტემას.ავარიის შემთხვევაში, როდესაც პირველი გამორთვის სისტემა ვერ ხერხდება, მეორე გამორთვის სისტემა იყენებს დიდი რაოდენობით ბორის კარბიდის მარცვლებს, თავისუფალ ვარდნას რეაქტორის ბირთვის ამრეკლავი ფენის არხში და ა.შ., რათა გამორთოს რეაქტორი და გააცნობიეროს სიცივე. გამორთვა, სადაც შთამნთქმელი ბურთი არის გრაფიტის ბურთი, რომელიც შეიცავს ბორის კარბიდს.ბორის კარბიდის ბირთვის ძირითადი ფუნქცია მაღალი ტემპერატურის გაზით გაცივებულ რეაქტორში არის რეაქტორის სიმძლავრისა და უსაფრთხოების კონტროლი.ნახშირბადის აგური გაჟღენთილია ბორის კარბიდის ნეიტრონის შთამნთქმელი მასალით, რომელსაც შეუძლია შეამციროს რეაქტორის წნევის ჭურჭლის ნეიტრონული დასხივება.
ამჟამად ბირთვული რეაქტორებისთვის ბორიდული მასალები ძირითადად მოიცავს შემდეგ მასალებს: ბორის კარბიდი (საკონტროლო წნელები, დამცავი წნელები), ბორის მჟავა (მოდერატორი, გამაგრილებელი), ბორის ფოლადი (საკონტროლო ღეროები და ბირთვული საწვავის და ბირთვული ნარჩენების შესანახი მასალები), ბორის ევროპიუმი. (ბირთის დამწვარი შხამიანი მასალა) და ა.შ.