Бор карбиды керамикаһы: Ғилми тикшеренеүҙәр менән таныштырыу, Үҙенсәлектәр, һәм ультраҡаты алдынғы материалдың революцион ҡулланыуҙары
1. Бор карбиды менән таныштырыу: Экстремаль осраҡта материал
Бор карбиды (В 4 С) иң иҫ киткес яһалма продукцияның береһе булып тора, хәҙерге продукцияға танылған фәнни тикшеренеүҙәр, Ерҙәге иң ҡаты материалдар араһында урынлашыуы менән айырыла, тик алмаз һәм куб бор нитриды менән генә артып китә.
(Бор карбиды керамикаһы)
Беренсе тапҡыр XIX быуатта синтезлана ., бор карбиды ысынында лаборатория ҡыҙыҡһыныуынан юғары етештереүсәнлекле проектлау системаларында мөһим элементҡа әүерелгән, һаҡлау инновациялары, һәм ядро ҡулланыу.
Уның экстремаль ҡатылыҡтың айырым берләшмәһе, тығыҙлығы кәмей, юғары нейтрон һеңдереү киҫелеше, һәм ғәҙәттән тыш химик тотороҡлолоҡ уны стандарт материалдар етешмәгән мөхиттә мөһим итә.
Был мәҡәләлә киң, әммә ҡулайлы тикшеренеүҙе бирә бор карбиды керамикаһы ., уның атом төҙөлөшөнә сумыу, синтез алымдары, механик һәм физик торлаҡ йәки коммерция мөлкәте, һәм уның ғәҙәттән тыш атрибуттарын файҙаланған алдынғы ҡушымталар төрлөлөгө.
Маҡсат – клиник аңлау һәм практик ҡулланыу араһындағы арауыҡты күперләү, уҡыусыларға тәрән фекер тәҡдим итеү, ойошторолған аңлау туранан-тура нисек был иҫ киткес керамик материал формалаштырыу заманса технологиялар.
2. Атом төҙөлөшө һәм төп химия
2.1 Кристалл решеткаһы һәм бәйләү үҙенсәлектәре
Бор карбиды ромбоэдрлы каркаста кристаллана (район командаһы R3m) үҙгәрмәй торған стехиометрияны үҙ эсенә алған ҡатмарлы ҡоролма күҙәнәге менән, Ғәҙәттә В 4 С-тан В 10-ға тиклем үҙгәрә. БИШ С.
Был структураның төп нигеҙе булып күпселек өлөшөн бор атомдарынан торған 12 атомлы икосаэдрҙар тора [1]., өс атомлы тура сылбырҙар менән бәйләнгән, улар кристалл решеткаһын һуҙа.
Икосаэдрҙар бор селтәре эсендәге көслө ковалент бәйләнеш һөҙөмтәһендә барлыҡҡа килгән юғары тотороҡло кластерҙар булып тора ., ә икосаэдр араһындағы сылбырҙар– Ғәҙәттә, С-В-С йәки В-В-В аранжировкаларын үҙ эсенә ала– материалды булдырыуҙа мөһим роль уйнай’механик һәм һанлы торлаҡ мөлкәте ..
Был махсус стиль юғары дәрәжәләге ковалент бәйләнешле продуктҡа килтерә . (өҫтөндә 90%), был туранан-тура үҙенең феноменаль ҡатылығы һәм термик тотороҡлолоғо өсөн яуаплы.
Сылбырлы урындарҙа углеродтың күренеше архитектура тотороҡлолоғон арттыра ., әммә идеаль стехиометриянан тура килмәүҙәр механик һөҙөмтәлелеккә һәм агломерацияға йоғонто яһаған етешһеҙлектәр индерә ала.
(Бор карбиды керамикаһы)
2.2 Композицион тәртипһеҙлек һәм етешһеҙлек химияһы
Бер нисә керамиканан айырмалы рәүештә, стехиометрия тураһында хәстәрлек күрелгән, бор карбиды киң бер төрлөлөк массивын күрһәтә, дөйөм кристаллы каркасҡа ҡамасауламайынса, бор һәм углерод нисбәтенең ҙур үҙгәрештәрен рөхсәт итеү.
Был яраҡлашыусанлыҡ аныҡ ҡушымталар өсөн махсус үҙенсәлектәр өсөн мөмкинлек бирә ., әммә ул шулай уҡ эшкәртергә һәм һөҙөмтәлелек берҙәмлегенә проблемалар тыуҙыра.
Углерод етешмәү кеүек етешһеҙлектәр, бор асыҡлыҡтары, һәм икосаэдр боҙолоуҙары йыш осрай һәм ҡатылыҡҡа йоғонто яһай ала, ярсыҡ ҡатылығы, һәм электр үткәреүсәнлеге.
Мәҫәлән, стехиометрик макияждар (борға бай) Ҡатылыҡты ҙурыраҡ күрһәтергә ынтыла, шулай ҙа һынған ҡатылыҡты минималь кимәлгә еткерә, ә углеродҡа бай вариациялар ҡатылыҡ иҫәбенә яҡшыртылған агломерация күрһәтә ала.
Был етешһеҙлектәрҙе аңлау һәм көйләү бор карбиды алдынғы тикшеренеүҙәрҙә мөһим йүнәлеш булып тора ., махсус рәүештә ҡалҡан һәм ядро ҡулланыуҙа һөҙөмтәлелекте арттырыу өсөн.
3. Синтез һәм эшкәртеү ысулдары
3.1 Төп етештереү ысулдары
Бор карбиды порошогы күбеһенсә юғары температуралы карботермик кәметелеү аша булдырыла, бор кислотаһы булған процедура (Н ₃ БО ӨС) йәки бор оксиды (Б ИКЕ О 3 .) электр дуғалы мейестә нефть коксы йәки күмер кеүек углерод ресурстары менән яуап бирелә.
Реакция дауам итә, нисек ярашлы:
Б ИКЕ О 3 . + 7С → 2Б ДҮРТ С + 6CO (газ)
Был процесс температура кимәлендә бара, улар 100-ҙән тыш бара. 2000 ° С, ҙур энергия индереүгә саҡыра.
Һөҙөмтәлә сеймал В ДҮРТ С был һуң фрезерланған һәм таҙартылған ҡотолорға ҡабатланған углерод һәм реакцияға инмәгән оксидтар ..
Альтернатив ысулдар магнезиотермик кәметеүҙе үҙ эсенә ала ., лазер ярҙамында синтез, һәм плазма дуғаһы синтезы, Ҡайһы бер фрагменттар күләме һәм таҙалығы өҫтөндә яҡшыраҡ контроль тәьмин итә, шулай ҙа ғәҙәттә бәләкәй күләмле йәки махсус етештереү менән сикләнә.
3.2 Тығыҙлау һәм агломерациялау ҡыйынлыҡтары
Бор карбиды керамикаһы етештереүҙә иң мөһим проблемалар араһында ҡаты ковалент бәйләнеш һәм үҙ-үҙеңде диффузия коэффициентының кәмеүе арҡаһында тулы тығыҙланыуға өлгәшеү тора..
Ғәҙәти баҫымһыҙ агломерация йыш ҡына 100-ҙән юғарыраҡ ҡыуышлыҡ кимәленә килтерә. 10%, механик сыҙамлыҡты һәм баллистик һөҙөмтәлелекте ҡырҡа ҡурҡыныс аҫтына ҡуя.
Быны яуларға, прогрессив тығыҙлау алымдары ҡулланыла:
Ҡайнар этәреү (HP): Йылылыҡты бер юлы ҡулланыуҙы үҙ эсенә ала (ғәҙәттә 2000– 2200 ° С )һәм бер осло баҫым (20– 50 МПа) инерт мөхиттә, генерациялау яҡынса теоретик ҡалынлыҡ.
Йылы изостатик баҫыу (БОТ): Юғары температура һәм изотроп газ көсөргәнешен ҡуллана (100– 200 МПа), эске ҡыуышлыҡтарҙы юйыу һәм механик тотороҡлолоҡто арттырыу.
Осҡон плазмаһы менән агломерациялау (СПС): Ҡулланыу импульслы тура булған тиҙ йылытыу өсөн порошок компакт, тығыҙлау мөмкинлеген бирә түбән температура кимәлендә һәм күпкә ҡыҫҡа ваҡытта, ваҡ бөртөклө структураны һаҡлау.
Углерод кеүек өҫтәмәләр, кремний, йәки смена металл боридтар йыш ҡына тәҡдим ителә, бөртөк сиге диффузияһына булышлыҡ итеү һәм агломерация күтәреү өсөн, әммә уларҙы бик һаҡ көйләргә кәрәк, уларҙы кәмһетеүсе ныҡлыҡтан алыҫ ҡалырға.
4. Механик һәм физик йәшәү урыны
4.1 Ғәҙәттән тыш ныҡлыҡ һәм кейемгә ҡаршы тороусанлыҡ
Бор карбиды үҙенең Викерс ҡатылығы менән дан тота, ғәҙәттә 100-ҙән үҙгәрә. 30 тиклем 35 Уртаса баһа, иң ҡаты билдәле материалдар араһында урынлаштырыу.
Был ҡаты ҡатылыҡ абразив кейемгә тәьҫирле ҡаршылыҡҡа әйләнә, ҡом һибеү форсункалары кеүек ҡулланыу өсөн бик яҡшы В ДҮРТ С, кәметеү ҡоралдары, һәм тау-байыҡтырыу ҡорамалдарында пластиналар кейергә.
Ҡоролма бор карбидында кейелгән ҡоролма пластик деформацияға ҡарағанда микроһыныу һәм бөртөк тартыуҙы үҙ эсенә ала., һынғыһыҙ фарфорҙың үҙенсәлеге.
Шуға ҡарамаҫтан, уның түбән ярсыҡ ныҡлығы (ғәҙәттә 2,5– 3.5 МПа · м 1СТ / ИКЕ) йөкләмә йоғонтоһонда таралыуҙы өҙөүгә әүәҫ итә, йәнле ҡушымталарҙа ентекле проектлауҙы талап итә.
4.2 Түбән тығыҙлыҡ һәм юғары деталдәр ныҡлығы
Яҡынса тығыҙлығы менән 2.52 г/см ӨС, бор карбиды иң еңел архитектура фарфорҙары араһында, Һиҙгер ҡушымталарҙа ҙур өҫтөнлөк ҡулланыу.
Был түбән тығыҙлыҡ, юғары ҡыҫылыу ҡатылығы менән берләштерелгән (өҫтөндә 4 ГПа), феноменаль деталдәр көсөнә килтерә (ныҡлыҡ һәм тығыҙлыҡ нисбәте), массаның кәмеүе мөһим булған аэрокосмик һәм һаҡлау системалары өсөн мөһим.
Мәҫәлән, шәхси һәм автомобиль броняһында, Б ДҮРТ С премиум хәүефһеҙлек тәҡдим итә һәр ауырлыҡ ҡапма-ҡаршы тимер йәки глинозём ., еңеләйтергә рөхсәт итеү, күпкә күберәк күсмә хәүефһеҙлек системалары.
4.3 Йылылыҡ һәм химик тотороҡлолоҡ
Бор карбиды ҙур термик тотороҡлолоҡ күрһәтә, тиклем үҙ механик йорттарын хеҙмәтләндереүҙе 1000 ° C инерт мөхиттә.
Уның юғары иреү температураһы 100 тирәһе. 2450 ° C һәм кәметелгән термик үҫеш коэффициенты (~ 5.6 × 10 −6/ К), ҙур йылылыҡ һуғыуына ҡаршы тороусанлыҡ өҫтәү.
Химик яҡтан, кислоталарға ҡаршы ифрат иммунитетлы (HNO 3 кеүек окисландырыусы кислоталарҙан башҡа) һәм шыйыҡландырылған металдар, ҡаты химик атмосфераларҙа һәм атом электр станцияларында ҡулланыу өсөн яраҡлы итеү.
Әммә, окисланыу һиҙелерлек була 500 °С һауала, бор оксиды һәм углекислый газ барлыҡҡа килтерә, Ҡайһы ер өҫтө майҙаны ваҡыт үткән һайын намыҫлылыҡты тарҡата ала.
Һаҡлау ҡатламдары йәки тирә-яҡ мөхитте контролдә тотоу йыш ҡына юғары температурала окисланыу проблемалары талап ителә ..
5. Йәшерен ҡушымталар һәм техник эффект
5.1 Баллистик хәүефһеҙлек һәм ҡалҡан ҡарарҙары
Бор карбиды — хәҙерге еңел ҡалҡандың нигеҙ ташы материалы, сөнки уның тиңһеҙ ҡатнашмаһы ныҡлыҡ һәм ҡалынлығын кәметкән ..
Ул 1990 йылда киң ҡулланыла.:
Броня өсөн керамик плиталар (III һәм IV кимәлдәге һаҡлау).
Армия һәм полиция ҡушымталары өсөн автомобиль ҡалҡаны.
Самолет һәм вертолет кабинаһын һаҡлау.
Композит ҡалҡан системаларында, В ₄ С плиталар ғәҙәттә сүс менән нығытылған полимерҙар менән нығытылған (мәҫ., Кевлар йәки UHMWPE) керамик ҡатлам снарядты ярғандан һуң ҡалған кинетик энергияны үҙләштереү.
Уның юғары ҡатылығына ҡарамаҫтан, Б ДҮРТ С үҙ өҫтөнә ала “аморфлашыу” юғары тиҙлектәге тәьҫир аҫтында, бик юғары энергетик хәүефтәргә ҡаршы эшмәкәрлеген сикләүсе күренеш, Ҡабатланған өйрәнеүҙе мотивациялау композит модификациялар һәм гибрид фарфор.
5.2 Ядро конструкцияһы һәм нейтрондарҙы йотоу
Бор карбиды араһында иң мөһим бурыстар булып ҡала ядро реакторҙары менән идара итеү һәм хәүефһеҙлек һәм хәүефһеҙлек системалары.
В изотопының юғары нейтрон һеңдерелеүе арҡаһында киҫелеше (3837 йылылыҡ нейтрондары өсөн аҙбарҙар), Б ДҮРТ С 1990 йылда ҡулланыла.:
Баҫымлы һыу реакторҙары өсөн идара итеү штангалар (ПВР) һәм ҡайнар һыу реакторҙары (БВР).
Нейтрондарҙы һаҡлаусы өлөштәр.
Ғәҙәттән тыш хәлдә ябыу системалары.
Нурланыш аҫтында һиҙелерлек шешмәйенсә йәки емерелмәйенсә нейтрондарҙы үҙләштереү һәләте уны ядро мөхитендә өҫтөнлөклө продуктҡа әйләндерә ..
Шулай булһа ла, гелий газы генерацияһы 10 В(н, а)Ли реакцияһы ваҡыт үткән һайын эске баҫым тупланыуын һәм микротрещиналарҙы тыуҙыра ала, оҙайлы ҡулланыуҙа һаҡ проектлау һәм күҙәтеүҙе талап итә.
5.3 Сәнәғәт һәм туҙыуға сыҙамлы компоненттар
Оборона һәм ядро баҙарҙарынан тыш, бор карбиды сәнәғәт ҡулланыуында комплекслы ҡулланыу таба, экстремаль кейемгә ҡаршы тороусанлыҡҡа саҡыра:
Ҡырыҫ һыу струяһы менән ҡырҡыу һәм ҡом һибеү өсөн форсункалар.
Ҡаты шламдар менән эш итеү өсөн насос һәм өҙөклөктәр өсөн подкладкалар.
Төҫлө изделиелар өсөн кәметеү ҡоралдары.
Уның химик инертлығы һәм термик тотороҡлолоғо дошман химик эшкәртелеү атмосфераһында ышаныслы эшләргә мөмкинлек бирә, унда тимер ҡоралдар, һис шикһеҙ, тиҙ туҙған булыр ине..
6. Киләсәк перспективалары һәм тикшеренеүҙең сиктәре
Киләсәктә бор карбиды фарфоры уның эске сикләүҙәрен яулауға бәйле– айырыуса түбән ярсыҡ ныҡлығы һәм окисланыуға ҡаршы тороусанлыҡ– алдынғы композит стиле һәм наноструктураһы менән.
Хәҙерге тикшеренеүҙе өйрәнеү йүнәлештәре 2012 йылдан тора.:
В 4 С-SiC үҫеше, В 4 С-ТиБ 2, һәм В ДҮРТ С-СНТ (углерод нанотрубкаһы) ныҡлыҡты һәм йылылыҡ үткәреүсәнлеген арттырыу өсөн берләшмәләр.
Ҡаршылыҡты арттырыу өсөн ер өҫтөн үҙгәртеү һәм тамамлау яңылыҡтары.
Өҫтәмә етештереү (3D баҫма) объекттың В ДҮРТ С өлөштәрен ҡулланып, бәйләүсе струйный һәм СПС стратегиялары.
Материалдар булараҡ, фәнни тикшеренеүҙәр үҫешергә ҡала, бор карбиды киләһе быуын инновацияларында тағы ла яҡшыраҡ функция уйнау өсөн урынлаштырылған, гипертауышлы йөк машиналары өлөштәренән алып инновацион ядро ҡатнашмаһы активаторҙарына тиклем.
Һығымта яһау өсөн ., бор карбиды керамикаһы ҡорамалдар материалдарының һөҙөмтәлелегенең иң юғары нөктәһе булып тора, интеграциялау ҡаты ныҡлыҡ, кәметелгән ҡалынлыҡ, һәм бер матдәләге махсус ядро торлаҡ үҙенсәлектәре.
Синтезда өҙлөкһөҙ алға китеш аша, эшкәртеү, һәм ҡушымта, был иҫ киткес материал сиктәрен этәрергә дауам итә, нимә мөмкин юғары етештереүсәнлекле дизайн.
Дистрибьютор
«Адванс керамик» компанияһына 1 октябрҙә нигеҙ һалынған. 17, 2012, тикшеренеүҙе һәм эшләүҙе үҙ өҫтөнә алған юғары технологиялы предприятие булып тора, етештереү, эшкәртеү, керамик сағыштырмаса материалдар һәм изделиелар һатыу һәм техник хеҙмәтләндереү. Беҙҙең продукция үҙ эсенә ала, әммә сикләнмәй бор карбиды керамика продукцияһы, Бор нитриды керамика изделиелары, Кремний карбиды керамика изделиелары, Кремний нитриды керамика изделиелары, Цирконий диоксиды керамика изделиелары, һ. б.. Ҡыҙыҡһыныу булһа, рәхим итеп, беҙҙең менән бәйләнешкә инергә рөхсәт итегеҙ.(нанотран@яху.ком)
Тегтар: Бор карбиды, Бор керамикаһы, Бор карбиды керамикаһы
Бөтә мәҡәләләр һәм һүрәттәр интернеттан алынған .. Әгәр ниндәй ҙә булһа авторлыҡ хоҡуғы мәсьәләләре, зинһар, беҙҙең менән бәйләнешкә инеү өсөн ваҡытында юйырға.
Беҙгә һорау бирегеҙ