ቦሮን ካርቦይድ ሴራሚክስ: ሳይንሳዊ ምርምርን ማስተዋወቅ, ንብረቶች, እና እጅግ በጣም ጠንካራ የሆነ የላቀ ቁሳቁስ አብዮታዊ መተግበሪያዎች
1. የቦሮን ካርቦይድ መግቢያ: በ Extremes ላይ ያለ ቁሳቁስ
ቦሮን ካርቦይድ (ቢ ₄ ሲ) ለዘመናዊ ምርቶች ሳይንሳዊ ምርምር እውቅና ካላቸው በጣም አስደናቂ ሰው ሰራሽ ምርቶች ውስጥ አንዱ ነው።, በምድር ላይ ካሉ በጣም ከባድ ቁሳቁሶች መካከል በመመደብ ተለይቷል።, በአልማዝ እና በኩቢ ቦሮን ናይትራይድ ብቻ አልፏል.
(ቦሮን ካርቦይድ ሴራሚክ)
በመጀመሪያ በ 19 ኛው ክፍለ ዘመን የተዋሃደ, ቦሮን ካርቦዳይድ ከላቦራቶሪ የማወቅ ጉጉት ወደ ከፍተኛ አፈፃፀም የዲዛይን ስርዓቶች ውስጥ ወደ አንድ አስፈላጊ አካል ተሻሽሏል, የጥበቃ ፈጠራዎች, እና የኑክሌር መተግበሪያዎች.
የእሱ ልዩ የከፍተኛ ጥንካሬ ጥምረት, የተቀነሰ እፍጋት, ከፍተኛ የኒውትሮን መሳብ መስቀለኛ ክፍል, እና ልዩ ኬሚካላዊ መረጋጋት ደረጃውን የጠበቀ ቁሳቁስ ዝቅተኛ በሆነባቸው አካባቢዎች ውስጥ አስፈላጊ ያደርገዋል.
ይህ መጣጥፍ ሰፊ ሆኖም ተደራሽ የሆነ የቦሮን ካርቦይድ ሴራሚክስ አሰሳ ይሰጣል, በአቶሚክ መዋቅር ውስጥ ዘልቆ መግባት, የማዋሃድ ዘዴዎች, ሜካኒካል እና አካላዊ የመኖሪያ ወይም የንግድ ንብረቶች, እና ልዩ ባህሪያቱን የሚጠቀሙ የተለያዩ የላቁ መተግበሪያዎች.
ግቡ በክሊኒካዊ ግንዛቤ እና በተግባራዊ አተገባበር መካከል ያለውን ክፍተት ማገናኘት ነው።, አንባቢዎችን በጥልቀት ያቀርባል, ይህ አስደናቂ የሴራሚክ ቁሳቁስ የዘመናዊ ቴክኖሎጂን እንዴት እንደሚቀርጽ በትክክል የተደራጀ ግንዛቤ.
2. የአቶሚክ መዋቅር እና መሰረታዊ ኬሚስትሪ
2.1 ክሪስታል ላቲስ ስራ እና የመተሳሰሪያ ባህሪያት
ቦሮን ካርቦይድ በ rhombohedral framework ውስጥ ክሪስታላይዝ ያደርጋል (የአካባቢ ቡድን R3m) ተለዋዋጭ ስቶቲዮሜትሪ በሚይዝ ውስብስብ የመሳሪያ ሕዋስ, በመደበኛነት ከ B ₄ C እስከ B ₀. አምስት ሲ.
የዚህ መዋቅር መሰረታዊ መሠረት 12-atom icosahedra በአብዛኛው የቦር አተሞች ናቸው., የክሪስታል ጥልፍልፍ ስራን በሚያራዝሙ በሶስት አቶም ቀጥታ ሰንሰለቶች የተገናኘ.
በቦሮን አውታረመረብ ውስጥ ባለው ጠንካራ የኮቫለንት ትስስር የተነሳ icosahedra በጣም ቋሚ ዘለላዎች ናቸው።, የኢንተር-icosahedral ሰንሰለቶች ሳለ– በተለምዶ የC-B-C ወይም B-B-B ዝግጅቶችን የያዘ– የቁሳቁስን ሜካኒካል እና ዲጂታል የመኖሪያ ባህሪያትን በማቋቋም ረገድ ወሳኝ ሚና ይጫወታሉ.
ይህ ልዩ ዘይቤ ከፍተኛ መጠን ያለው የኮቫሌት ትስስር ወደ ምርት ይመራል (በላይ 90%), የእሱ አስደናቂ ጥንካሬ እና የሙቀት መረጋጋት በቀጥታ የሚመራ.
በሰንሰለት ቦታዎች ውስጥ የካርቦን ታይነት የሕንፃ መረጋጋትን ይጨምራል, ነገር ግን ከትክክለኛው ስቶቺዮሜትሪ አለመመጣጠን በሜካኒካዊ ቅልጥፍና እና በተመጣጣኝ ሁኔታ ላይ ተጽዕኖ የሚያሳድሩ ጉድለቶችን ያስተዋውቃል።.
(ቦሮን ካርቦይድ ሴራሚክ)
2.2 የቅንብር መዛባት እና ጉድለት ኬሚስትሪ
ስቶይቺዮሜትሪ እንክብካቤ ከተደረገላቸው ከብዙ ሴራሚክስ በተለየ, ቦሮን ካርቦይድ ሰፊ ተመሳሳይነት ያለው ድርድር ያሳያል, በጠቅላላው ክሪስታል ማእቀፍ ውስጥ ጣልቃ ሳይገባ በቦሮን ወደ ካርቦን ሬሾ ውስጥ ከፍተኛ ልዩነት እንዲኖር ያስችላል.
ይህ መላመድ ለተወሰኑ ትግበራዎች የተበጁ ንብረቶችን ያስችላል, ምንም እንኳን በሂደት እና በብቃት ወጥነት ላይ ተግዳሮቶችን ቢያቀርብም።.
እንደ የካርቦን እጥረት ያሉ ጉድለቶች, ቦሮን ክፍት ቦታዎች, እና የ icosahedral መዛባት የተለመዱ እና በጠንካራነት ላይ ተጽዕኖ ሊያሳርፉ ይችላሉ, ስንጥቅ ጥንካሬ, እና የኤሌክትሪክ ንክኪነት.
ለምሳሌ, ከስቶይቺዮሜትሪክ በታች ሜካፕ (ቦሮን-ሀብታም) ከፍተኛ ጥንካሬን ለማሳየት ይቀናቸዋል, ነገር ግን ስብራት ጥንካሬን ይቀንሳል, በካርቦን የበለፀጉ ልዩነቶች በጠንካራነት ወጪዎች ላይ የተሻሻለ የመለጠጥ ችሎታን ሊያሳዩ ይችላሉ።.
እነዚህን ጉድለቶች መረዳት እና መቆጣጠር በላቁ የቦሮን ካርቦዳይድ ምርምር ውስጥ ወሳኝ ትኩረት ነው።, በተለይም በጋሻ እና በኑክሌር አፕሊኬሽኖች ውስጥ ውጤታማነትን ለማሳደግ.
3. ውህደት እና ሂደት ቴክኒኮች
3.1 ዋና የማምረቻ ዘዴዎች
የቦሮን ካርቦይድ ዱቄት በአብዛኛው የሚፈጠረው ከፍተኛ ሙቀት ባለው የካርቦሃይድሬት ቅነሳ ነው, የቦሪ አሲድ ሂደት (ሸ ₃ BO ሶስት) ወይም ቦሮን ኦክሳይድ (B TWO O ₃) በኤሌክትሪክ ቅስት እቶን ውስጥ እንደ ዘይት ኮክ ወይም ከሰል ባሉ የካርበን ሀብቶች ምላሽ ይሰጣል.
ምላሹ እንደታሰበው ይቀጥላል:
B TWO O ₃ + 7ሐ → 2B አራት ሐ + 6CO (ጋዝ)
ይህ ሂደት የሚከሰተው ከሙቀት ደረጃዎች በላይ ነው 2000 ° ሴ, ጉልህ የሆነ የኃይል ግብዓት ጥሪ.
የተገኘው ድፍድፍ B FOUR C ከዚያ በኋላ ተፈጭተው እና ተደጋጋሚ ካርቦን እና ምላሽ ያልሰጡ ኦክሳይዶችን ለማስወገድ ይጸዳሉ..
አማራጭ ቴክኒኮች የማግኒዚዮተርሚክ ቅነሳን ያካትታሉ, በሌዘር የታገዘ ውህደት, እና የፕላዝማ አርክ ውህደት, በተቆራረጠ መጠን እና ንፅህና ላይ የተሻለ ቁጥጥር የሚሰጡ ግን በተለምዶ በትንሽ መጠን ወይም ልዩ ምርት ብቻ የተገደቡ ናቸው።.
3.2 በዴንሲፊኬሽን እና በማጣመር ውስጥ ያሉ ችግሮች
በቦሮን ካርቦዳይድ ሴራሚክ ምርት ውስጥ በጣም አስፈላጊ ከሆኑት ተግዳሮቶች መካከል አንዱ በጠንካራ የኮቫለንት ትስስር እና ራስን የማሰራጨት ቅንጅት በመቀነሱ ምክንያት ሙሉ ጥንካሬን ማግኘት ነው።.
ተለምዷዊ ግፊት-አልባ መገጣጠም ብዙውን ጊዜ ከላይ ያለውን የፖታስየም ደረጃን ያስከትላል 10%, የሜካኒካል ጥንካሬን እና የባለስቲክ ብቃትን በከፍተኛ ሁኔታ አደጋ ላይ ይጥላል.
ይህንን ለማሸነፍ, የተራቀቁ የዴንሲንግ ቴክኒኮች ጥቅም ላይ ይውላሉ:
ትኩስ መግፋት (ኤች.ፒ): ሙቀትን በአንድ ጊዜ መተግበርን ያካትታል (አብዛኛውን ጊዜ 2000– 2200 ° ሴ )እና uniaxial ግፊት (20– 50 MPa) በማይነቃነቅ ድባብ ውስጥ, የቅርቡ-ቲዮሬቲክ ውፍረት ማመንጨት.
ሞቅ ያለ Isostatic በመጫን ላይ (ሂፕ): ከፍተኛ ሙቀት እና አይዞሮፒክ ጋዝ ጭንቀትን ይጠቀማል (100– 200 MPa), የውስጥ ቀዳዳዎችን ማስወገድ እና የሜካኒካዊ መረጋጋት መጨመር.
Spark Plasma Sintering (SPS): የዱቄት ኮምፓክትን በፍጥነት ለማሞቅ የተከተፈ ቀጥ ያለ ይጠቀማል, ዝቅተኛ የሙቀት ደረጃዎች እና በጣም አጭር ጊዜ ውስጥ densification ማንቃት, ጥሩ የእህል መዋቅርን መጠበቅ.
እንደ ካርቦን ያሉ ተጨማሪዎች, ሲሊከን, ወይም shift metal borides ብዙውን ጊዜ የእህል ድንበር ስርጭትን ለማራመድ እና የመለጠጥ ችሎታን ለመጨመር ይቀርባሉ, ምንም እንኳን ከወራዳ ጠንካራነት ለመራቅ በጣም በጥንቃቄ ቁጥጥር ሊደረግባቸው ይገባል.
4. መካኒካል እና አካላዊ መኖሪያ
4.1 ልዩ ጥንካሬ እና የመልበስ መቋቋም
ቦሮን ካርቦይድ በ Vickers ጠንካራነቱ የታወቀ ነው።, ብዙውን ጊዜ ከ 30 ወደ 35 አማካይ ነጥብ, በጣም አስቸጋሪ ከሆኑት ቁሳቁሶች መካከል ማስቀመጥ.
ይህ ከባድ ጠንካራነት ወደ መለጠፊያ ልብስ ወደ አስደናቂ የመቋቋምነት ይለወጣል, B FOUR C እንደ የአሸዋ መፍጫ አፍንጫዎች ላሉት መተግበሪያዎች በጣም ጥሩ ያደርገዋል, መሣሪያዎችን መቀነስ, እና በማዕድን ቁፋሮ እና አሰልቺ መሳሪያዎች ውስጥ ሳህኖችን ይልበሱ.
በቦሮን ካርቦዳይድ ውስጥ ያለው የመልበስ መሳሪያ ከፕላስቲክ መበላሸት በተቃራኒ ማይክሮ ፍራክቸር እና እህል ማውጣትን ያካትታል, የተበላሹ የሸክላ ዕቃዎች ባህሪ.
ቢሆንም, የእሱ ዝቅተኛ ስንጥቅ ጥንካሬ (በተለምዶ 2.5– 3.5 MPa · m 1ST / ሁለት) በተጽእኖ ጭነት ስር ስርጭትን ለመስበር የተጋለጠ ያደርገዋል, ንቁ በሆኑ አፕሊኬሽኖች ውስጥ ጥንቃቄ የተሞላበት ንድፍ ያስፈልገዋል.
4.2 ዝቅተኛ ጥግግት እና ከፍተኛ ዝርዝሮች ጥንካሬ
ከክብደት ጥግግት ጋር 2.52 ግ / ሴሜ ሶስት, ቦሮን ካርቦዳይድ ከሚገኙት በጣም ቀላል የስነ-ህንፃ ዕቃዎች ውስጥ አንዱ ነው።, ክብደትን በሚነኩ አፕሊኬሽኖች ውስጥ ትልቅ ጥቅም መጠቀም.
ይህ ዝቅተኛ እፍጋት, ከከፍተኛ የግፊት ጥንካሬ ጋር የተካተተ (በላይ 4 ጂፒኤ), ወደ አስደናቂ ዝርዝሮች ጥንካሬ ይመራል (ከጥንካሬ እስከ ጥግግት መጠን), የጅምላ መቀነስ አስፈላጊ ለሆኑ የአየር እና የጥበቃ ስርዓቶች ወሳኝ.
ለምሳሌ, በግል እና በተሽከርካሪ ትጥቅ ውስጥ, B FOUR C እያንዳንዱ ክብደት ከብረት ወይም ከአሉሚኒየም ንፅፅር ከፍተኛ ደህንነትን ይሰጣል, ቀላል መፍቀድ, ብዙ ተጨማሪ የሞባይል ደህንነት ስርዓቶች.
4.3 የሙቀት እና የኬሚካል መረጋጋት
ቦሮን ካርቦይድ እጅግ በጣም ጥሩ የሙቀት መረጋጋትን ያሳያል, የሜካኒካል ቤቶቹን ያህል መጠበቅ 1000 ° ሴ በማይንቀሳቀሱ አካባቢዎች.
በዙሪያው ያለው ከፍተኛ የማቅለጫ ነጥብ አለው 2450 ° C እና የተቀነሰ የሙቀት እድገት ቅንጅት (~ 5.6 × 10 ⁻⁶/ ኬ), ወደ ታላቅ የሙቀት ድንጋጤ የመቋቋም መጨመር.
በኬሚካል, ከአሲዶች በጣም ተከላካይ ነው (እንደ HNO ₃ ካሉ ኦክሳይድ አሲዶች በስተቀር) እና ፈሳሽ ብረቶች, በከባድ የኬሚካል ከባቢ አየር እና የአቶሚክ ኃይል ማመንጫዎች ውስጥ ጥቅም ላይ እንዲውል ማድረግ.
ቢሆንም, ኦክሳይድ በከፍተኛ ሁኔታ እየቀነሰ ይሄዳል 500 ° ሴ በአየር, ቦሪክ ኦክሳይድ እና ካርቦን ዳይኦክሳይድ መፍጠር, በጊዜ ሂደት የገጽታ አካባቢ ታማኝነትን ሊሰብር የሚችል.
ከፍተኛ ሙቀት ባለው ኦክሳይድ ችግሮች ውስጥ የመከላከያ ንብርብሮች ወይም የአካባቢ ቁጥጥር ብዙ ጊዜ ያስፈልጋሉ።.
5. ሚስጥራዊ መተግበሪያዎች እና ቴክኒካዊ ተፅእኖ
5.1 ባለስቲክ ደህንነት እና ጋሻ መፍትሄዎች
ቦሮን ካርቦይድ በዘመናዊው ቀላል ክብደት ጋሻ ውስጥ የማዕዘን ድንጋይ ነው ምክንያቱም እኩል ባልሆነ የጥንካሬ ድብልቅ እና ውፍረት መቀነስ ምክንያት።.
በ ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል:
የሴራሚክ ሳህኖች ለሰውነት ትጥቅ (ደረጃ III እና IV ጥበቃ).
ለጦር ኃይሎች እና ለፖሊስ ማመልከቻዎች የመኪና ጋሻ.
አውሮፕላን እና ሄሊኮፕተር ኮክፒት ጥበቃ.
በተዋሃዱ ጋሻ ስርዓቶች, B₄ C ንጣፎች በተለምዶ በፋይበር-የተጠናከሩ ፖሊመሮች ይደገፋሉ (ለምሳሌ., ኬቭላር ወይም UHMWPE) የሴራሚክ ሽፋን ፕሮጀክቱን ከተሰበረ በኋላ የቀረውን የኪነቲክ ሃይል ለመምጠጥ.
ከፍተኛ ጥንካሬው ምንም ይሁን ምን, ቢ አራት ሲ ማድረግ ይችላል። “አሞርፊዜሽን” በከፍተኛ ፍጥነት ተጽዕኖ ስር, በጣም ከፍተኛ የኃይል አደጋዎች ላይ አፈፃፀሙን የሚገድብ ክስተት, ተደጋጋሚ ጥናትን ወደ ጥምር ማሻሻያዎች እና ድብልቅ ሸክላዎች ማነሳሳት።.
5.2 የኑክሌር ዲዛይን እና የኒውትሮን መሳብ
ከቦሮን ካርቦዳይድ በጣም ወሳኝ ተግባራት መካከል በኑክሌር ሬአክተር ቁጥጥር እና ደህንነት እና ደህንነት ስርዓቶች ውስጥ ይቀራሉ.
የ¹⁰ B isotope ከፍ ባለ የኒውትሮን መምጠጥ መስቀለኛ መንገድ ምክንያት (3837 ለሙቀት ኒውትሮን ጎተራዎች), B FOUR C በ ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል:
ለግፊት የውሃ ማጠራቀሚያዎች መቆጣጠሪያ ዘንጎች (PWRs) እና የፈላ ውሃ ማብላያዎች (BWRs).
የኒውትሮን መከላከያ ክፍሎች.
የአደጋ ጊዜ መዘጋት ስርዓቶች.
በጨረር ስር ያለ ከፍተኛ እብጠት ወይም ጥፋት ኒውትሮንን የመምጠጥ ችሎታው በኑክሌር አካባቢዎች ተመራጭ ያደርገዋል።.
ቢሆንም, የሄሊየም ጋዝ ማመንጨት ከ¹⁰ ቢ(n, ሀ)⁷ የሊ ምላሽ የውስጣዊ ግፊት መጨመር እና ከጊዜ ጋር ማይክሮክራክሽን ሊያስከትል ይችላል።, በረጅም ጊዜ አፕሊኬሽኖች ውስጥ ጥንቃቄ የተሞላበት ንድፍ እና ክትትል ማድረግ.
5.3 የኢንዱስትሪ እና Wear-የሚቋቋም ክፍሎች
ከመከላከያ እና ከኑክሌር ገበያዎች ባሻገር, boron carbide ከፍተኛ የመልበስ መቋቋምን የሚጠይቅ በኢንዱስትሪ መተግበሪያዎች ውስጥ አጠቃላይ አጠቃቀምን አግኝቷል:
ሻካራ የውሃ ጄት መቁረጥ እና የአሸዋ ፍንዳታ የሚሆን nozzles.
ለፓምፖች እና ለመዝጊያዎች መሸፈኛዎች ጠንካራ ጭረቶችን ይይዛሉ.
የብረት ያልሆኑ ምርቶች መሳሪያዎችን መቀነስ.
የኬሚካላዊ ጥንካሬው እና የሙቀት መረጋጋት የአረብ ብረት መሳሪያዎች በፍጥነት በሚጠፉባቸው የኬሚካል ማቀነባበሪያ ከባቢ አየር ውስጥ በአስተማማኝ ሁኔታ እንዲሠራ ያስችለዋል..
6. የወደፊት ተስፋዎች እና የምርምር ጥናት ድንበሮች
የወደፊቱ የቦሮን ካርቦዳይድ ሸክላዎች ውስጣዊ ገደቦችን በማሸነፍ ላይ የተመሠረተ ነው።– በተለይም ዝቅተኛ ስንጥቅ ጥንካሬ እና ኦክሳይድ መቋቋም– ከላቁ የቅንብር ዘይቤ እና ናኖስትራክቸር ጋር.
የአሁን የምርምር ጥናት አቅጣጫዎች ያቀፈ ነው።:
የ B₄ C-SiC እድገት, B ₄ ሲ-ቲቢ ₂, እና ቢ አራት ሲ-ሲቲ (ካርቦን nanotube) ውህዶች ጥንካሬን እና የሙቀት መቆጣጠሪያን ለመጨመር.
የኦክሳይድ መቋቋምን ለመጨመር የገጽታ ለውጥ እና የማጠናቀቂያ ፈጠራዎች.
ተጨማሪ ምርት (3D ማተም) የፋሲሊቲ B አራት C ክፍሎች binder jetting እና SPS ስልቶችን በመጠቀም.
እንደ ቁሳቁሶች ሳይንሳዊ ምርምር ለመሻሻል ይቀራል, ቦሮን ካርቦይድ በተከታዩ ትውልድ ፈጠራዎች ውስጥ የበለጠ የተሻለ ተግባር ለመጫወት ተቀምጧል, ከሃይፐርሶኒክ ሎሪ ክፍሎች እስከ ፈጠራ የኒውክሌር ድብልቅ አነቃቂዎች.
ለማጠቃለል, ቦሮን ካርቦይድ ሴራሚክስ ለተሰራው የቁሳቁስ ቅልጥፍና ቁንጮ ነው።, ከባድ ጥንካሬን በማዋሃድ, የተቀነሰ ውፍረት, እና ልዩ የኑክሌር መኖሪያ ንብረቶች በአንድ ንጥረ ነገር ውስጥ.
በማዋሃድ ውስጥ ቀጣይነት ባለው እድገት, አያያዝ, እና ማመልከቻ, ይህ አስደናቂ ቁሳቁስ ከፍተኛ አፈፃፀም ባለው ንድፍ ውስጥ የሚቻለውን ገደብ መግፋቱን ይቀጥላል.
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።