ቦሮን ካርቦይድ ሴራሚክስ: አልትራ-ሃርድ, ቀላል ክብደት ያለው ቁሳቁስ በባለስቲክ ጥበቃ እና በኒውትሮን መምጠጥ ቴክኖሎጂዎች ፊት ለፊት የሴራሚክ ተሸካሚ

1. የቦሮን ካርቦይድ መሰረታዊ ኬሚስትሪ እና ክሪስታሎግራፊክ ንድፍ

1.1 ሞለኪውላዊ ቅንብር እና መዋቅራዊ ውስብስብነት

(ቦሮን ካርቦይድ ሴራሚክ)

ቦሮን ካርቦይድ (ቢ አራት ሲ) ልዩ በሆነው የጠንካራ ጥንካሬ ውህደት ምክንያት በጣም ከሚያስደስት እና በቴክኖሎጂ ወሳኝ ከሆኑት የሴራሚክ ቁሳቁሶች አንዱ ሆኖ ይቆማል, ዝቅተኛ ውፍረት, እና ልዩ የኒውትሮን የመሳብ ችሎታ.

በኬሚካል, እሱ በዋነኝነት ከቦር እና ከካርቦን አተሞች የተሠራ ስቶዮሜትሪክ ያልሆነ ንጥረ ነገር ነው።, ከ B₄ ሲ ሃሳባዊ ቀመር ጋር, ምንም እንኳን እውነተኛው ጥንቅር ከ B ₄ C እስከ B ₀ ሊለያይ ይችላል።. አምስት ሲ, ውስብስብ በሆነው ክሪስታል ጥልፍልፍ ውስጥ ባሉ የአማራጭ ስርዓቶች የሚመራ ትልቅ ተመሳሳይነት ያለው ልዩነት የሚያንፀባርቅ.

የቦሮን ካርቦይድ ክሪስታል ማእቀፍ የሚመጣው ከ rhombohedral ስርዓት ነው (የጠፈር ቡድን R3̄m), ባለ 12-አተም icosahedra ባለ ሶስት አቅጣጫዊ አውታር ተለይቷል።– የቦሮን አተሞች ስብስቦች– በሶስት ጎንዮሽ ዘንግ ላይ በቀጥታ በሲ-ቢ-ሲ ወይም በሲ-ሲ ሰንሰለቶች የተገናኘ.

እነዚህ icosahedra, እያንዳንዳቸው ያቀፈ 11 ቦሮን አተሞች እና 1 የካርቦን አቶም (B₁ ሲ), በሚያስደንቅ ሁኔታ ከጠንካራ ቢ ጋር በጥምረት የተሳሰሩ ናቸው።– ለ, ለ– ሲ, እና ሲ– ሲ ቦንድ, ለአስደናቂው የሜካኒካል ጥንካሬ እና የሙቀት ደህንነት አስተዋፅኦ ያደርጋል.

የእነዚህ የ polyhedral ክፍሎች እና የመሃል ሰንሰለቶች ታይነት የሕንፃ አኒሶትሮፒን እና ውስጣዊ ችግሮችን ያስተዋውቃል, ሁለቱንም የሜካኒካል ልምዶች እና የምርቱ ዲጂታል ቤቶች ላይ ተጽእኖ የሚያሳድሩ.

እንደ አልሙና ወይም ሲሊከን ካርቦይድ ካሉ ቀላል ሸክላዎች በተለየ, የቦሮን ካርቦዳይድ የአቶሚክ አርክቴክቸር ለተጨባጭ ውቅረት መለዋወጥ ያስችላል, በውጥረት እና በጭንቀት እና በጨረር ውስጥ በአፈፃፀሙ ላይ ተጽዕኖ የሚያሳድሩ ጉድለቶች እንዲፈጠሩ እና የክፍያ ስርጭት እንዲኖር ማድረግ.

1.2 ከአቶሚክ ትስስር የሚከሰቱ አካላዊ እና ኤሌክትሮኒክስ መኖሪያዎች

በቦሮን ካርቦዳይድ ውስጥ ያለው የኮቫለንት ትስስር አውታረ መረብ ከተዋሃዱ ቁሳቁሶች መካከል ሊታወቁ ከሚችሉት ጠንካራ ጥንካሬዎች ውስጥ ወደ አንዱ ይመራል– ሁለተኛ ከሩቢ እና ኪዩቢክ ቦሮን ናይትራይድ– በተለምዶ ከ 30 ወደ 38 የነጥብ አማካኝ በ Vickers ጥብቅነት ክልል ላይ.

ውፍረቱ በጣም ይቀንሳል (~ 2.52 ሰ/ሴሜ ስድስት), ዙሪያ ማድረግ 30% ከአሉሚኒየም ቀላል እና ቅርብ 70% ከብረት ይልቅ ቀላል, እንደ ግለሰባዊ ጋሻ እና የኤሮስፔስ ክፍሎች ባሉ ክብደት-ነክ መተግበሪያዎች ውስጥ ወሳኝ ጠቀሜታ.

ቦሮን ካርቦዳይድ በጣም ጥሩ ኬሚካላዊ አለመመጣጠን ያሳያል, በጠፈር ሙቀት መጠን ብዙ አሲዶችን እና ፀረ-አሲዶችን አድማ መቋቋም, ምንም እንኳን ከመጠን በላይ ኦክሳይድ ሊፈጥር ይችላል 450 ° ሴ በአየር, ቦሪክ ኦክሳይድ መፍጠር (B ₂ ኦ ስድስት) እና ኮ2, ከፍተኛ ሙቀት ባለው ኦክሳይድ ቅንጅቶች ውስጥ መዋቅራዊ ታማኝነትን ሊጎዳ ይችላል።.

ሰፋ ያለ የባንዳ ክፍተት አለው። (~ 2.1 ኢ.ቪ), ከፍተኛ ሙቀት ባለው ኤሌክትሮኒክስ እና የጨረር መመርመሪያዎች ውስጥ ሊሆኑ ከሚችሉ መተግበሪያዎች ጋር እንደ ሴሚኮንዳክተር መመደብ.

በተጨማሪም, ከፍተኛ የሴቤክ ቅንጅት እና የተቀነሰ የሙቀት መቆጣጠሪያ ለቴርሞኤሌክትሪክ ኃይል ልወጣ እጩ ያደርገዋል, በተለይም በባህላዊ ቁሳቁሶች ውድቅ በሆኑ ከባድ አካባቢዎች.

(ቦሮን ካርቦይድ ሴራሚክ)

የ¹⁰ B isotope ከፍተኛ የኒውትሮን ቀረጻ ምክንያት ምርቱ በተጨማሪ አስደናቂ የኒውትሮን መምጠጥን ያሳያል። (ስለ 3837 ለሙቀት ኒውትሮን ጎተራዎች), በኑክሌር ሬአክተር መቆጣጠሪያ ዘንጎች ውስጥ አስፈላጊ ነው, ጥበቃ ማድረግ, እና ኢንቨስት የተደረገ የጋዝ ማከማቻ ቦታ ስርዓቶች.

2. ውህደት, አያያዝ, እና በዴንሲፊሽን ውስጥ ያሉ መሰናክሎች

2.1 የኢንዱስትሪ ምርት እና የዱቄት ግንባታ ዘዴዎች

ቦሮን ካርቦዳይድ በአብዛኛው የተፈጠረው በከፍተኛ ሙቀት ካርቦሃይድሬት የቦሪ አሲድ ቅነሳ ነው። (ሸ ₃ BO ₃) ወይም ቦሮን ኦክሳይድ (ቢ ₂ ኦ አምስት) በኤሌክትሪክ ቅስት ማሞቂያዎች ውስጥ እንደ ፔትሮሊየም ኮክ ወይም ከሰል ባሉ የካርቦን ሀብቶች 2000 ° ሴ.

ምላሹ እንደ ይቀጥላል: 2ለ ሁለት ኦ ሁለት + 7ሐ → ቢ አራት ሐ + 6CO, ሻካራ ማመንጨት, ለሴራሚክ አያያዝ ተስማሚ የሆኑ ንዑስ ማይክሮን ቁርጥራጭ መጠኖችን ለማከናወን ከፍተኛ ወፍጮ የሚያስፈልጋቸው የማዕዘን ዱቄቶች.

ተለዋጭ የማዋሃድ መንገዶች በራስ-የሚሰራጭ ከፍተኛ የሙቀት መጠን ውህደትን ያካትታሉ (SHS), በሌዘር የተፈጠረ የኬሚካል ትነት ክምችት (ሲቪዲ), እና በፕላዝማ የታገዘ ቴክኒኮች, በ stoichiometry እና በተቆራረጠ ሞርፎሎጂ ላይ የተሻለ ቁጥጥርን የሚጠቀሙት ግን ለኢንዱስትሪ አጠቃቀም ብዙም የማይቀነሱ ናቸው.

በጠንካራ ጥንካሬው ምክንያት, ቦሮን ካርቦይድን ወደ ትላልቅ ዱቄቶች መፍጨት ኃይልን የሚጨምር እና ከግሪቲንግ ሚዲያዎች ለመበከል የተጋለጠ ነው, ንፅህናን ለመጠበቅ በቦር ካርቦይድ የተሰሩ ወፍጮዎችን ወይም ፖሊሜሪክ መፍጫ መሳሪያዎችን በመጠቀም የሚፈለግ.

የሚመነጩት ዱቄቶች አንድ ወጥ የሆነ ማሸግ እና አስተማማኝ መሰባበርን ለማረጋገጥ በጥንቃቄ መለየት እና ማረም አለባቸው.

2.2 የማጣመም ገደቦች እና የላቀ ጥምረት አቀራረቦች

በቦሮን ካርቦዳይድ ሴራሚክ ግንባታ ውስጥ ያለው ትልቅ ችግር የኮቫንት ትስስር ተፈጥሮ እና ዝቅተኛ ራስን የማሰራጨት ቅንጅት ነው።, በመደበኛ ግፊት-አልባ ውህድ ጊዜ ዲንሴሽንን በእጅጉ የሚገድብ.

እንዲሁም የሙቀት መጠኑ እየቀረበ ነው። 2200 ° ሴ, ጫና የሌለዉ መገጣጠም በአጠቃላይ 80 ያህሉ ሸክላዎችን ያመርታል።– 90% የአካዳሚክ ውፍረት, የሜካኒካል ጥንካሬን እና የባለስቲክ አፈፃፀምን የሚቀንስ የቀረውን porosity መተው.

ይህንን ለማሸነፍ, እንደ ትኩስ መግፋት ያሉ የዳሰሳ ቴክኒኮች እድገት (ኤች.ፒ) እና ትኩስ isostatic መግፋት (ሂፕ) ጥቅም ላይ ይውላሉ.

ትኩስ መግፋት ዩኒአክሲያል ጭንቀትን ይመለከታል (በተለምዶ 30– 50 MPa) መካከል ባለው የሙቀት መጠን 2100 ° ሴ እና 2300 ° ሴ, ቁርጥራጭን እንደገና ማስተካከል እና የፕላስቲክ መበላሸትን ማስተዋወቅ, ከመጠን በላይ ውፍረት መፍቀድ 95%.

ኤችአይፒ የኢስታቲክ ጋዝ ግፊትን በመተግበር ድፍረትን የበለጠ ያሻሽላል (100– 200 MPa) ከማሸግ በኋላ, የተዘጉ ቀዳዳዎችን ማስወገድ እና በተሻሻለ ስንጥቅ ጥንካሬ የተጠጋ ሙሉ ጥግግት ማግኘት.

እንደ ካርቦን ያሉ ተጨማሪዎች, ሲሊከን, ወይም shift metal borides (ለምሳሌ., ቲቢ ሁለት, CrB ሁለት) አንዳንድ ጊዜ በጥቂቱ የሚስተዋውቁት ቅልጥፍናን ለመጨመር እና የእህል እድገትን ለማደናቀፍ ነው።, ምንም እንኳን ጠንካራነት ወይም የኒውትሮን የመምጠጥ ቅልጥፍናን በትንሹ ሊቀንስ ቢችልም።.

እነዚህ ግኝቶች ቢኖሩም, የእህል ወሰን ድክመት እና ውስጣዊ ስብራት የማያቋርጥ ፈተናዎች ሆነው ቀጥለዋል።, በተለይም በንቃት የመጫኛ ሁኔታዎች ውስጥ.

3. በከፍተኛ የመጫኛ ሁኔታዎች ውስጥ መካኒካል ድርጊቶች እና አፈጻጸም

3.1 ባለስቲክ የመቋቋም እና ውድቀት ስርዓቶች

ቦሮን ካርቦዳይድ በሰውነት ትጥቅ ውስጥ ቀላል ክብደት ላለው የኳስ መከላከያ እንደ ዋና ቁሳቁስ በሰፊው ይታወቃል, የመኪና ማስቀመጫ, እና የአውሮፕላን መከላከያ.

ከፍተኛ ጥንካሬው በትክክል እንዲበላሽ እና እንደ ትጥቅ የሚወጉ ጥይቶች እና ቁርጥራጮች ያሉ መጪውን ፕሮጄክቶች እንዲዋጋ ያስችለዋል።, ስንጥቅ ባካተቱ ስርዓቶች አማካኝነት የእንቅስቃሴ ሃይልን ማባከን, ማይክሮክራኪንግ, እና የአካባቢ ደረጃ ለውጥ.

ቢሆንም, boron carbide የሚባል ክስተት ያሳያል “በድንጋጤ ስር አሞርፊዜሽን,” የት, በከፍተኛ ፍጥነት ተጽዕኖ ስር (በተለምዶ > 1.8 ኪሜ/ሰ), የክሪስታል አወቃቀሩ ወደ ረብሻ ይከፋፈላል, የመሸከም አቅም የሌለው amorphous phase, አሳዛኝ ውድቀት አስከትሏል.

ይህ ግፊት-የተፈጠረ amorphization, በቦታው ላይ በኤክስሬይ ልዩነት እና በቲኤም ጥናቶች ተስተውሏል, በከፍተኛ ሸለተ ውጥረት ውስጥ የ icosahedral ስርዓቶች እና የ C-B-C ሰንሰለቶች መበላሸቱ ምክንያት ነው..

ይህንን ለመቅረፍ የሚደረገው ጥረት የእህል መሻሻልን ያካትታል, የተቀናጀ ዘይቤ (ለምሳሌ., ቢ አራት ሲ-ሲሲ), እና የስብራት መስፋፋትን ለማዘግየት እና ስብራት እንዲኖራቸው በሚታጠፍ ብረቶች የሚሸፍነው የገጽታ ስፋት.

3.2 የመቋቋም እና የኢንዱስትሪ መተግበሪያዎችን ይልበሱ

ያለፈው መከላከያ, የ boron carbide's abrasion resistance ለንግድ አፕሊኬሽኖች ከባድ ልብሶችን ጨምሮ ተስማሚ ያደርገዋል, እንደ የአሸዋ ፍንዳታ አፍንጫዎች, የውሃ ጄት መቁረጥ ምክሮች, እና መፍጨት ሚዲያ.

ጥንካሬው ከ tungsten carbide እና alumina በእጅጉ ይበልጣል, ወደ ረጅም የህይወት ዘመን የሚመራ እና ከፍተኛ የምርት ከባቢ አየር ውስጥ የጥገና ወጪዎችን ይቀንሳል.

ከቦሮን ካርቦይድ የተሰሩ ንጥረ ነገሮች በፍጥነት መጥፋት ሳያስፈልጋቸው በከፍተኛ ግፊት በሚነኩ ፍሰቶች ውስጥ ሊሰሩ ይችላሉ።, ምንም እንኳን በሂደቱ ወቅት የሙቀት ድንጋጤ እና የመለጠጥ ጭንቀቶችን ለመከላከል ጥንቃቄ ማድረግ ያስፈልጋል.

በኑክሌር አሠራሮች ውስጥ አጠቃቀሙ በተጨማሪ በጋዝ አያያዝ ስርዓቶች ውስጥ መልበስን የመቋቋም ችሎታ ያላቸውን አካላት ይደርሳል, የሜካኒካል ጥንካሬ እና የኒውትሮን መሳብ ሁለቱም የሚፈለጉበት.

4. በኑክሌር ውስጥ ስልታዊ መተግበሪያዎች, ኤሮስፔስ, እና አዳዲስ ቴክኖሎጂዎች

4.1 የኒውትሮን መሳብ እና የጨረር መከላከያ መፍትሄዎች

በጣም አስፈላጊ ከሆኑት ወታደራዊ ያልሆኑ የቦሮን ካርቦይድ አፕሊኬሽኖች አንዱ በአቶሚክ ኢነርጂ ውስጥ ይቀራል, በመቆጣጠሪያ ምሰሶዎች ውስጥ እንደ ኒውትሮን የሚስብ ምርት ሆኖ የሚያገለግልበት, መዘጋት እንክብሎች, እና የጨረር መከላከያ አወቃቀሮች.

በ¹⁰ B isotope ከፍተኛ ሀብት ምክንያት (በተለምዶ ~ 20%, ይሁን እንጂ ወደ > ማበልጸግ ይቻላል 90%), ቦሮን ካርቦዳይድ በ¹⁰ B በኩል የሙቀት ኒውትሮኖችን በብቃት ይይዛል(n, ሀ)ሰባት ሊ ምላሽ, በምርቱ ውስጥ በቀላሉ ሊገኙ የሚችሉ የአልፋ ቁርጥራጮች እና የሊቲየም ions መፍጠር.

ይህ ምላሽ ራዲዮአክቲቭ ያልሆነ እና በጣም ጥቂት ረጅም ዕድሜ ያላቸው ተረፈ ምርቶችን ያመነጫል።, እንደ ካድሚየም ወይም ሃፍኒየም ካሉ አማራጮች ይልቅ ቦሮን ካርቦይድ የበለጠ ደህንነቱ የተጠበቀ እና በጣም የተረጋጋ እንዲሆን ማድረግ.

በግፊት የውሃ ማነቃቂያዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል (PWRs), የፈላ ውሃ ማብላያዎች (BWRs), እና የምርምር አንቀሳቃሾች, በተለምዶ በተሰነጣጠሉ እንክብሎች መልክ, የለበሱ ቱቦዎች, ወይም የተዋሃዱ ፓነሎች.

በኒውትሮን ጨረር ስር ያለው መረጋጋት እና የተበላሹ ምርቶችን የመጠበቅ ችሎታ የአክቲቬተር ደህንነትን እና ደህንነትን እና የስራ ረጅም ህይወትን ያሻሽላል።.

4.2 ኤሮስፔስ, ቴርሞኤሌክትሪክ, እና የወደፊት የቁሳቁስ ድንበር

በአየር ላይ, ቦሮን ካርቦይድ ሃይፐርሶኒክ መኪና መሪ ጎኖች ውስጥ ጥቅም ላይ እየዋለ ነው።, በውስጡ ከፍተኛ መቅለጥ ምክንያት (~ 2450 ° ሴ), የተቀነሰ ውፍረት, እና የሙቀት ድንጋጤ መቋቋም ከብረት ውህዶች ይልቅ ጥቅሞችን ይሰጣል.

በቴርሞኤሌክትሪክ መግብሮች ውስጥ ያለው እምቅ ከፍተኛ የሴቤክ ቅንጅት እና የተቀነሰ የሙቀት መቆጣጠሪያ ነው።, እንደ ጥልቅ-ህዋ መመርመሪያዎች ወይም በኑክሌር የሚንቀሳቀሱ ስርዓቶች ባሉ ከባድ ከባቢዎች ውስጥ የቆሻሻ ሙቀትን በቀጥታ ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል መለወጥ ያስችላል።.

በተጨማሪም በቦሮን ካርቦይድ ላይ የተመሰረቱ ውህዶችን ከካርቦን ናኖቱብስ ወይም graphene ጋር በማቋቋም ጠንካራነትን እና የኤሌክትሪክ ንክኪነትን ለማጎልበት ለተግባራዊ አርክቴክቸር ኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎች ለማቋቋም ጥናት በመካሄድ ላይ ነው።.

በተጨማሪም, ሴሚኮንዳክተር ህንጻዎቹ በጨረር የተጠናከረ ዳሳሽ አሃዶች እና ለአካባቢ እና ለኑክሌር አፕሊኬሽኖች ጠቋሚዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ.

በድጋሜ, boron carbide porcelains በከፍተኛ የሜካኒካዊ ብቃት መጋጠሚያ ላይ ለመሠረት ቁሳቁስ ይቆማሉ, የኑክሌር ንድፍ, እና የተሻሻለ ምርት.

እጅግ በጣም ከፍተኛ ጥንካሬ ያለው አንድ-ከ-አይነት ድብልቅ ነው።, የተቀነሰ ውፍረት, እና የኒውትሮን የመምጠጥ ችሎታ በመከላከያ እና በኒውክሌር ዘመናዊ ቴክኖሎጂዎች ውስጥ የማይተካ ያደርገዋል, ቀጣይነት ያለው የምርምር ጥናት ጉልበቱን ወደ ኤሮስፔስ ለማስፋት ይቀራል, የኃይል መለዋወጥ, እና የሚቀጥለው ትውልድ ውህዶች.

የማጣራት ስልቶች ሲጨመሩ እና አዲስ የተዋሃዱ ንድፎች ብቅ ይላሉ, ቦሮን ካርቦይድ በእርግጥ በጣም ለሚያስፈልጉ የቴክኖሎጂ መሰናክሎች የቁሳቁስ ፈጠራዎች ግንባር ቀደም ሆኖ ይቆያል።.

5. አከፋፋይ

የተራቀቁ ሴራሚክስ በጥቅምት ወር ተመሠረተ 17, 2012, ለምርምር እና ልማት ቁርጠኛ የሆነ ከፍተኛ የቴክኖሎጂ ድርጅት ነው።, ማምረት, ማቀነባበር, የሴራሚክ አንጻራዊ እቃዎች እና ምርቶች ሽያጭ እና ቴክኒካዊ አገልግሎቶች. የእኛ ምርቶች የቦሮን ካርቦይድ ሴራሚክ ምርቶችን ያካትታል ነገር ግን አይወሰንም, ቦሮን ናይትሬድ የሴራሚክ ምርቶች, የሲሊኮን ካርቦይድ የሴራሚክ ምርቶች, የሲሊኮን ናይትሬድ የሴራሚክ ምርቶች, Zirconium ዳይኦክሳይድ የሴራሚክ ምርቶች, ወዘተ. ፍላጎት ካሎት, እባክዎ እኛን ለማነጋገር ነፃነት ይሰማዎ።([email protected])
መለያዎች: ቦሮን ካርቦይድ, ቦሮን ሴራሚክ, ቦሮን ካርቦይድ ሴራሚክ

ሁሉም መጣጥፎች እና ስዕሎች ከበይነመረቡ ናቸው።. የቅጂ መብት ጉዳዮች ካሉ, እባክዎን ለመሰረዝ በሰዓቱ ያነጋግሩን።.

ጠይቁን።