1. Bor karbidinin əsas kimyası və kristalloqrafik dizaynı
1.1 Molekulyar Tərkibi və Struktur Mürəkkəbliyi
(Bor karbid keramika)
Bor karbid (B DÖRD C) güclü möhkəmliyin unikal birləşməsinə görə ən maraqlı və texnoloji cəhətdən vacib keramika materiallarından biri kimi dayanır., aşağı qalınlıq, və müstəsna neytron udma qabiliyyəti.
Kimyəvi olaraq, ilk növbədə bor və karbon atomlarından ibarət qeyri-stoxiometrik maddədir, ideallaşdırılmış B ₄ C düsturu ilə, baxmayaraq ki, onun həqiqi tərkibi B ₄ C-dən B ₁₀ arasında dəyişə bilər. BEŞ C, mürəkkəb kristal qəfəs daxilində alternativ sistemlər tərəfindən idarə olunan böyük homojenlik müxtəlifliyini əks etdirir..
Bor karbidinin kristal çərçivəsi rombedral sistemdən gəlir (kosmik komanda R3̄m), 12 atomlu ikosaedranın üçölçülü şəbəkəsi ilə müəyyən edilmişdir– bor atomlarının kolleksiyaları– triqonal ox boyunca birbaşa C-B-C və ya C-C zəncirləri ilə bağlıdır.
Bu ikosaedralar, hər birindən ibarətdir 11 bor atomları və 1 karbon atomu (B ₁₁ C), olduqca güclü B ilə kovalent bağlanır– B, B– C, və C– C istiqrazları, onun təsir edici mexaniki gücü və istilik təhlükəsizliyinə töhfə verir.
Bu çoxüzlü vahidlərin və interstisial zəncirlərin görünməsi memarlıq anizotropiyasını və daxili problemləri təqdim edir., məhsulun həm mexaniki vərdişlərinə, həm də rəqəmsal evlərinə təsir edir.
Alüminium oksidi və ya silisium karbid kimi asan çinilərdən fərqli olaraq, bor karbidinin atom arxitekturası əhəmiyyətli konfiqurasiya çevikliyinə imkan verir, stress, narahatlıq və şüalanma altında onun performansına təsir edən qüsurların əmələ gəlməsini və ödəniş dövriyyəsini mümkün edir.
1.2 Atom Bağlanması nəticəsində yaranan fiziki və elektron yaşayış yerləri
Bor karbidindəki kovalent bağlanma şəbəkəsi sintetik materiallar arasında mümkün olan ən yüksək tanınmış sərtlik dəyərlərindən birinə gətirib çıxarır.– yaqut və kub bor nitriddən sonra ikincidir– adətən arasında dəyişir 30 üçün 38 Vickers möhkəmlik diapazonunda orta qiymət.
Onun qalınlığı son dərəcə azalır (~ 2.52 q/sm ALTI), ətrafında edilməsi 30% alüminium oksidindən daha yüngül və təxminən 70% poladdan yüngüldür, fərdi qalxan və aerokosmik hissələr kimi çəkiyə həssas tətbiqlərdə mühüm üstünlük.
Bor karbid əla kimyəvi təsirsizliyə malikdir, kosmos temperaturu səviyyəsində çoxlu turşu və antasidlərin təsirinə tab gətirmək, baxmayaraq ki, oksidləşə bilər 450 havada ° C, borik oksidi yaradır (B ₂ O ALTI) və co2, yüksək temperaturlu oksidləşdirici şəraitdə struktur dürüstlüyünü poza bilər.
Geniş diapazona malikdir (~ 2.1 eV), yüksək temperatur elektronikasında və radiasiya detektorlarında potensial tətbiqləri olan yarımkeçirici kimi təsnif edilir.
Bundan əlavə, onun yüksək Seebeck əmsalı və aşağı istilik keçiriciliyi onu termoelektrik enerjiyə çevrilməyə namizəd edir, xüsusilə ənənəvi materialların uğursuz olduğu ağır mühitlərdə.
(Bor karbid keramika)
Məhsul əlavə olaraq ¹⁰ B izotopunun yüksək neytron tutma kəsiyi sayəsində fenomenal neytron udulmasını göstərir. (haqqında 3837 termal neytronlar üçün anbarlar), nüvə reaktorunun idarəetmə çubuqlarında vacib hala gətirir, qoruyan, və sərmayə qoyulmuş qaz anbar sistemləri.
2. Sintez, İdarəetmə, və Sıxlaşmada maneələr
2.1 Sənaye istehsalı və toz konstruksiya üsulları
Bor karbid əsasən bor turşusunun yüksək temperaturda karbotermal azalması ilə əmələ gəlir (H ₃ BO ₃) və ya bor oksidi (B ₂ O BEŞ) elektrik qövs qızdırıcılarında neft koksu və ya kömür kimi karbon ehtiyatları ilə 2000 ° C.
Cavab belə davam edir: 2B İKİ O İKİ + 7C → B DÖRD C + 6CO, qaba əmələ gətirir, keramika ilə işləmək üçün uyğun mikronaltı fraqment ölçülərini yerinə yetirmək üçün əhəmiyyətli freze tələb edən bucaqlı tozlar.
Alternativ sintez marşrutlarına öz-özünə yayılan yüksək temperaturlu sintez daxildir (SHS), lazerin səbəb olduğu kimyəvi buxarın çökməsi (CVD), və plazma yardımlı üsullar, stoxiometriya və fraqment morfologiyası üzərində daha yaxşı nəzarətdən istifadə edən, lakin sənaye istifadəsi üçün daha az genişləndirilə bilən.
Ciddi möhkəmliyinə görə, Bor karbidinin böyük tozlara çevrilməsi enerji tələb edir və ızgara mühitindən çirklənməyə qarşı həssasdır., təmizliyi qorumaq üçün bor karbid astarlı dəyirmanlar və ya polimer üyüdülmə vasitələrinin istifadəsini tələb edir.
Yaranan tozlar vahid qablaşdırma və etibarlı sinterləşməni təmin etmək üçün diqqətlə müəyyən edilməli və deaglomerasiya edilməlidir..
2.2 Sinterləmə Məhdudiyyətləri və Qabaqcıl Kombinasiya Yanaşmaları
Bor karbid keramika konstruksiyasında əhəmiyyətli bir çətinlik onun kovalent bağlanma xarakteri və aşağı öz-özünə diffuziya əmsalıdır., standart təzyiqsiz sinterləmə zamanı sıxlığı ciddi şəkildə məhdudlaşdıran.
Həm də yaxınlaşan temperaturlarda 2200 ° C, təzyiqsiz sinterləmə ümumiyyətlə 80 ilə çini istehsal edir– 90% akademik qalınlığı, mexaniki dözümlülüyü və ballistik performansı pisləşdirən qalıq məsaməlik buraxır.
Bunu fəth etmək, isti itələmə kimi sıxlaşdırma üsullarını inkişaf etdirdi (HP) və isti izostatik itələmə (HIP) istifadə olunur.
İsti itələmə biroxlu stress tətbiq edir (adətən 30– 50 MPa) arasındakı temperaturlarda 2100 ° C və 2300 ° C, fraqmentin yenidən qurulmasını və plastik deformasiyanı təşviq edir, qalınlığından artıq olmasına imkan verir 95%.
HIP izostatik qaz təzyiqi tətbiq edərək sıxlığı daha da yaxşılaşdırır (100– 200 MPa) kapsuladan sonra, qapalı məsamələrin aradan qaldırılması və təkmilləşdirilmiş çatlaq möhkəmliyi ilə tam sıxlığa nail olmaq.
Karbon kimi əlavələr, silikon, və ya metal boridləri dəyişdirin (məs., TiB İKİ, CrB İKİ) sinterləşmə qabiliyyətini artırmaq və taxıl böyüməsini maneə törətmək üçün bəzən az miqdarda tətbiq olunur, baxmayaraq ki, onlar möhkəmliyi və ya neytron udma səmərəliliyini bir az minimuma endirə bilərlər.
Bu irəliləyişlərə baxmayaraq, taxıl sərhəd zəifliyi və daxili kövrəklik amansız problemlər olmaqda davam edir, xüsusilə canlı yükləmə şəraitində.
3. Həddindən artıq yükləmə şəraitində mexaniki hərəkətlər və performans
3.1 Balistik Müqavimət və Uğursuzluq Sistemləri
Bor karbid bədən zirehlərində yüngül ballistik müdafiə üçün əsas material kimi geniş şəkildə tanınır., avtomobilin üzlənməsi, və təyyarənin mühafizəsi.
Yüksək möhkəmliyi ona zirehli deşən güllələr və parçalar kimi gələn mərmiləri lazımi şəkildə pozmağa və əyməyə imkan verir., çatlardan ibarət sistemlər vasitəsilə kinetik gücün yayılması, mikrokrekinq, və yerli mərhələ dəyişikliyi.
Buna baxmayaraq, bor karbid adlı bir fenomeni göstərir “şok altında amorfizasiya,” harada, yüksək sürətli təsir altında (adətən > 1.8 km/s), kristal quruluş düz pozulur, yükdaşıma qabiliyyəti olmayan amorf faza, faciəvi uğursuzluqla nəticələnir.
Bu, təzyiqin yaratdığı amorfizasiya, in-situ rentgen difraksiyası və TEM tədqiqatları vasitəsilə müşahidə olunur, həddindən artıq kəsmə stressi altında ikosahedral sistemlərin və C-B-C zəncirlərinin parçalanması ilə əlaqələndirilir..
Bunu azaltmaq üçün səylər taxılın yaxşılaşdırılmasından ibarətdir, kompozit üslub (məs., B DÖRD C-SiC), və qırılmaların yayılmasını gecikdirmək və parçalanmaya malik olmaq üçün elastik poladlarla örtülmüş səth sahəsi.
3.2 Aşınma Müqaviməti və Sənaye Tətbiqləri
Keçmiş müdafiə, bor karbidinin aşınma müqaviməti onu ağır aşınma da daxil olmaqla kommersiya tətbiqləri üçün ideal edir, məsələn, qum püskürən nozzilər, su jet kəsmə məsləhətləri, və daşlama mediası.
Onun möhkəmliyi volfram karbidindən və alüminium oksidindən əhəmiyyətli dərəcədə üstündür, yüksək məhsuldarlıqlı istehsalat mühitlərində uzun ömür müddəti və minimum təmir xərclərinə gətirib çıxarır.
Bor karbidindən hazırlanmış elementlər tez məhv edilmədən yüksək təzyiqli aşındırıcı axınlar altında işləyə bilər, Baxmayaraq ki, prosedur zamanı termal şok və gərginliklərin qarşısını almaq üçün ehtiyatlı olmaq lazımdır.
Onun nüvə qurğularında istifadəsi əlavə olaraq qaz idarəetmə sistemlərində aşınmaya davamlı komponentlərə çatır, mexaniki dayanıqlığın və neytronların udulmasının tələb olunduğu yerlərdə.
4. Nüvədə Strateji Tətbiqlər, Aerokosmik, və İnkişaf etməkdə olan Texnologiyalar
4.1 Neytron udma və radiasiyadan qorunma həlləri
Bor karbidinin ən vacib qeyri-hərbi tətbiqlərindən biri atom enerjisində qalır, burada nəzarət qütblərində neytron uducu məhsul kimi xidmət edir, bağlama qranulları, və radiasiyadan qoruyan strukturlar.
¹⁰ B izotopunun yüksək zənginliyinə görə (normal ~ 20%, lakin > qədər zənginləşdirilə bilər 90%), bor karbid ¹⁰ B vasitəsilə termal neytronları səmərəli şəkildə tutur(n, a)yeddi Li cavabı, asanlıqla məhsulun tərkibində olan alfa fraqmentləri və litium ionları yaratmaq.
Bu reaksiya radioaktiv deyil və çox az uzunömürlü yan məhsullar yaradır, bor karbidi kadmium və ya hafnium kimi alternativlərdən daha təhlükəsiz və çox daha sabit edir.
Təzyiqli su aktivatorlarında istifadə olunur (PWR-lər), qaynar su reaktorları (BWRs), və tədqiqat aktivatorları, adətən sinterlənmiş qranullar şəklində, geyimli borular, və ya kompozit panellər.
Neytron şüalanması altında dayanıqlığı və parçalanma məhsullarını saxlamaq qabiliyyəti aktivatorun təhlükəsizliyini və təhlükəsizliyini və uzun müddət işləmə müddətini artırır..
4.2 Aerokosmik, Termoelektriklər, və Gələcək Material Sərhədləri
Aerokosmikdə, bor karbid hipersonik avtomobil aparıcı tərəflərində istifadə üçün kəşf edilir, burada onun yüksək ərimə əmsalı (~ 2450 ° C), azaldılmış qalınlıq, və termal şok müqaviməti metal ərintiləri üzərində üstünlüklər təklif edir.
Onun termoelektrik qurğulardakı potensialı onun yüksək Seebeck əmsalı və aşağı istilik keçiriciliyindən irəli gəlir., dərin kosmik zondlar və ya nüvə enerjisi ilə işləyən sistemlər kimi ağır atmosferlərdə tullantıların istiliyinin birbaşa elektrik enerjisinə çevrilməsinə imkan verən.
Çoxfunksiyalı memarlıq elektronikası üçün möhkəmliyi və elektrik keçiriciliyini artırmaq üçün karbon nanoborucuqları və ya qrafen ilə bor karbid əsaslı kompozitlərin yaradılması istiqamətində də araşdırma aparılır..
Bundan əlavə, onun yarımkeçirici binaları ərazi və nüvə tətbiqləri üçün radiasiya ilə bərkidilmiş sensorlar və detektorlarda istifadə olunur..
xülasədə, bor karbid çiniləri həddindən artıq mexaniki səmərəliliyin qovşağında bir təməl materialı üçün dayanır, nüvə dizaynı, və inkişaf etmiş istehsal.
Ultra yüksək möhkəmliyin unikal qarışığıdır, azaldılmış qalınlıq, və neytron udma qabiliyyəti onu müdafiə və nüvə müasir texnologiyalarında əvəzolunmaz edir, enerjisini aerokosmosa genişləndirmək üçün davamlı tədqiqat işi davam edir, enerji çevrilməsi, və yeni nəsil birləşmələr.
Təmizləmə strategiyaları gücləndikcə və yeni kompozit dizaynlar ortaya çıxır, bor karbid, şübhəsiz ki, ən çox tələb olunan texnoloji maneələr üçün material innovasiyalarının qabaqcıl kənarında qalacaqdır..
5. Distribyutor
Advanced Ceramics oktyabr ayında təsis edilmişdir 17, 2012, tədqiqat və inkişafa sadiq yüksək texnologiyalı bir müəssisədir, istehsal, emal, keramika nisbi material və məmulatlarının satışı və texniki xidmətləri. Məhsullarımıza Bor Karbid Keramika Məhsulları daxildir, lakin bunlarla məhdudlaşmır, Bor Nitridi Keramika Məhsulları, Silikon karbid keramika məhsulları, Silikon Nitrid Keramika Məhsulları, Sirkonium dioksid keramika məhsulları, və s. Əgər maraqlanırsınızsa, zəhmət olmasa bizimlə əlaqə saxlayın.([email protected])
Teqlər: Bor karbid, Bor keramika, Bor karbid keramika
Bütün məqalələr və şəkillər internetdəndir. Müəllif hüququ ilə bağlı hər hansı problem varsa, silmək üçün vaxtında bizimlə əlaqə saxlayın.
Bizi sorğulayın