বোরন কার্বাইড সিরামিক: আল্ট্রা-হার্ড, ব্যালিস্টিক সুরক্ষা এবং নিউট্রন শোষণ প্রযুক্তির সিরামিক বিয়ারিংয়ের ফ্রন্টিয়ারে হালকা ওজনের উপাদান

1. বোরন কার্বাইডের মৌলিক রসায়ন এবং ক্রিস্টালোগ্রাফিক ডিজাইন

1.1 আণবিক রচনা এবং কাঠামোগত জটিলতা

(বোরন কার্বাইড সিরামিক)

বোরন কার্বাইড (বি চার গ) তীব্র দৃঢ়তার অনন্য সমন্বয়ের কারণে সবচেয়ে আকর্ষণীয় এবং প্রযুক্তিগতভাবে গুরুত্বপূর্ণ সিরামিক উপকরণগুলির মধ্যে একটি হিসাবে দাঁড়িয়েছে, কম বেধ, এবং ব্যতিক্রমী নিউট্রন শোষণ ক্ষমতা.

রাসায়নিকভাবে, এটি একটি নন-স্টোইচিওমেট্রিক পদার্থ যা প্রাথমিকভাবে বোরন এবং কার্বন পরমাণু দ্বারা গঠিত, B ₄ C এর একটি আদর্শিক সূত্র সহ, যদিও এর আসল গঠন B ₄ C থেকে B ₁₀ পর্যন্ত পরিবর্তিত হতে পারে. পাঁচ গ, জটিল স্ফটিক জালির মধ্যে বিকল্প ব্যবস্থা দ্বারা নিয়ন্ত্রিত একটি বৃহৎ একজাতীয়তা প্রতিফলিত করে.

বোরন কার্বাইডের স্ফটিক কাঠামো রম্বোহেড্রাল সিস্টেম থেকে আসে (মহাকাশ দল R3̄m), 12-পরমাণুর আইকোসাহেড্রার একটি ত্রিমাত্রিক নেটওয়ার্ক দ্বারা চিহ্নিত করা হয়েছে– বোরন পরমাণুর সংগ্রহ– ত্রিকোণ অক্ষ বরাবর সরাসরি C-B-C বা C-C চেইন দ্বারা সংযুক্ত.

এই icosahedra, প্রতিটি গঠিত 11 বোরন পরমাণু এবং 1 কার্বন পরমাণু (B ₁₁ C), উল্লেখযোগ্যভাবে শক্তিশালী B এর সাথে সহযোদ্ধাভাবে বন্ধন রয়েছে– খ, খ– গ, এবং সি– সি বন্ড, এর চিত্তাকর্ষক যান্ত্রিক শক্তি এবং তাপ নিরাপত্তা অবদান.

এই পলিহেড্রাল ইউনিট এবং ইন্টারস্টিশিয়াল চেইনের দৃশ্যমানতা আর্কিটেকচারাল অ্যানিসোট্রপি এবং অন্তর্নিহিত সমস্যার পরিচয় দেয়, যা পণ্যের যান্ত্রিক অভ্যাস এবং ডিজিটাল হোম উভয়কেই প্রভাবিত করে.

সহজ চীনামাটির বাসন যেমন অ্যালুমিনা বা সিলিকন কার্বাইড থেকে ভিন্ন, বোরন কার্বাইডের পারমাণবিক স্থাপত্য যথেষ্ট কনফিগারেশনাল নমনীয়তার জন্য অনুমতি দেয়, ত্রুটি গঠন এবং ফি সঞ্চালনের জন্য এটি সম্ভব করে তোলে যা চাপ এবং উদ্বেগ এবং বিকিরণে এর কার্যকারিতাকে প্রভাবিত করে.

1.2 পারমাণবিক বন্ধন থেকে সংঘটিত ভৌত এবং ইলেকট্রনিক বাসস্থান

বোরন কার্বাইডের সমযোজী বন্ধন নেটওয়ার্ক সিন্থেটিক উপকরণগুলির মধ্যে সর্বোচ্চ সম্ভাব্য স্বীকৃত কঠোরতার মূল্যের দিকে নিয়ে যায়– রুবি এবং কিউবিক বোরন নাইট্রাইডের পরে দ্বিতীয়– থেকে সাধারণত সীমাবদ্ধ 30 থেকে 38 ভিকার দৃঢ়তা পরিসরে গ্রেড পয়েন্ট গড়.

এর পুরুত্ব অত্যন্ত কমে গেছে (~ 2.52 জি/সেমি ছয়), এটা প্রায় তৈরি 30% অ্যালুমিনার চেয়ে হালকা এবং প্রায় 70% স্টিলের চেয়ে হালকা, ওজন-সংবেদনশীল অ্যাপ্লিকেশন যেমন পৃথক ঢাল এবং মহাকাশ অংশের একটি গুরুত্বপূর্ণ সুবিধা.

বোরন কার্বাইড অসামান্য রাসায়নিক জড়তা প্রদর্শন করে, মহাকাশ তাপমাত্রা স্তরে প্রচুর অ্যাসিড এবং অ্যান্টাসিড দ্বারা আঘাত সহ্য করা, যদিও এটি অক্সিডাইজ করতে পারে 450 বাতাসে °সে, বোরিক অক্সাইড তৈরি (B ₂ O ছয়) এবং co2, যা উচ্চ-তাপমাত্রার অক্সিডেটিভ সেটিংসে কাঠামোগত সততার সাথে আপস করতে পারে.

এটি একটি প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ আছে (~ 2.1 eV), উচ্চ-তাপমাত্রা ইলেকট্রনিক্স এবং বিকিরণ ডিটেক্টরে সম্ভাব্য অ্যাপ্লিকেশন সহ এটিকে একটি অর্ধপরিবাহী হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা.

উপরন্তু, এর উচ্চ সিবেক সহগ এবং হ্রাস তাপ পরিবাহিতা এটিকে তাপবিদ্যুৎ শক্তি রূপান্তরের প্রার্থী করে তোলে, বিশেষ করে গুরুতর পরিবেশে যেখানে ঐতিহ্যগত উপকরণ ব্যর্থ হয়.

(বোরন কার্বাইড সিরামিক)

পণ্যটি অতিরিক্তভাবে ¹⁰ B আইসোটোপের উচ্চ নিউট্রন ক্যাপচার ক্রস-সেকশনের কারণে অসাধারণ নিউট্রন শোষণ দেখায় (সম্পর্কে 3837 তাপীয় নিউট্রন জন্য শস্যাগার), পারমাণবিক চুল্লি নিয়ন্ত্রণ রডগুলিতে এটি অপরিহার্য রেন্ডারিং, সুরক্ষা, এবং বিনিয়োগ গ্যাস স্টোরেজ স্পেস সিস্টেম.

2. সংশ্লেষণ, হ্যান্ডলিং, এবং ঘনত্বে বাধা

2.1 শিল্প উত্পাদন এবং পাউডার নির্মাণ পদ্ধতি

বোরন কার্বাইড মূলত বোরিক অ্যাসিডের উচ্চ-তাপমাত্রার কার্বোথার্মাল হ্রাসের সাথে তৈরি হয় (H ₃ BO ₃) বা বোরন অক্সাইড (B ₂ হে পাঁচ) বৈদ্যুতিক আর্ক হিটারে পেট্রোলিয়াম কোক বা কাঠকয়লার মতো কার্বন সংস্থান সহ 2000 °সে.

প্রতিক্রিয়া হিসাবে এগিয়ে: 2খ দুই হে দুই + 7C → B চার C + 6CO, মোটা উত্পন্ন, কৌণিক গুঁড়ো যেগুলি সিরামিক হ্যান্ডলিংয়ের জন্য উপযুক্ত সাবমাইক্রন ফ্র্যাগমেন্ট আকারগুলি সম্পন্ন করতে যথেষ্ট মিলিং প্রয়োজন.

বিকল্প সংশ্লেষণের রুটের মধ্যে রয়েছে স্ব-প্রচারকারী উচ্চ-তাপমাত্রার সংশ্লেষণ (এসএইচএস), লেজার-প্ররোচিত রাসায়নিক বাষ্প জমা (সিভিডি), এবং প্লাজমা-সহায়ক কৌশল, যা স্টোইচিওমেট্রি এবং ফ্র্যাগমেন্ট মরফোলজির উপর ভাল নিয়ন্ত্রণ ব্যবহার করে তবুও শিল্প ব্যবহারের জন্য কম পরিমাপযোগ্য.

এর তীব্র দৃঢ়তার কারণে, বোরন কার্বাইডকে গ্রেট পাউডারে গ্রাইন্ড করা শক্তি-নিবিড় এবং গ্রেটিং মিডিয়া থেকে দূষণের জন্য ঝুঁকিপূর্ণ, বিশুদ্ধতা বজায় রাখার জন্য বোরন কার্বাইড-রেখাযুক্ত মিল বা পলিমারিক গ্রাইন্ডিং এইডস ব্যবহার করার দাবি.

অভিন্ন প্যাকিং এবং নির্ভরযোগ্য সিন্টারিংয়ের গ্যারান্টি দেওয়ার জন্য ফলস্বরূপ পাউডারগুলি সাবধানে চিহ্নিত করা উচিত এবং ডিগগ্লোমেরেট করা উচিত.

2.2 Sintering সীমাবদ্ধতা এবং উন্নত সমন্বয় পদ্ধতির

বোরন কার্বাইড সিরামিক নির্মাণে একটি উল্লেখযোগ্য অসুবিধা হল এর সমযোজী বন্ধন প্রকৃতি এবং কম স্ব-প্রসারণ সহগ, যা প্রমিত চাপহীন সিন্টারিংয়ের সময় ঘনত্বকে মারাত্মকভাবে সীমাবদ্ধ করে.

এছাড়াও তাপমাত্রা কাছাকাছি 2200 °সে, চাপবিহীন সিন্টারিং সাধারণত 80 দিয়ে চীনামাটির বাসন তৈরি করে– 90% একাডেমিক পুরুত্বের, অবশিষ্ট পোরোসিটি ছেড়ে যা যান্ত্রিক শক্তি এবং ব্যালিস্টিক কর্মক্ষমতা হ্রাস করে.

এই জয় করতে, উন্নত ঘনীকরণ কৌশল যেমন গরম ঠেলাঠেলি (এইচপি) এবং গরম আইসোস্ট্যাটিক পুশিং (হিপ) ব্যবহার করা হয়.

হট পুশিং অক্ষীয় চাপ প্রয়োগ করে (সাধারণত 30– 50 এমপিএ) এর মধ্যে তাপমাত্রায় 2100 °সে এবং 2300 °সে, খণ্ড পুনর্বিন্যাস এবং প্লাস্টিকের বিকৃতি প্রচার, বেধ অতিক্রম করার অনুমতি দেয় 95%.

এইচআইপি আইসোস্ট্যাটিক গ্যাস চাপ প্রয়োগ করে ঘনত্বকে আরও উন্নত করে (100– 200 এমপিএ) এনক্যাপসুলেশন পরে, বন্ধ ছিদ্র নির্মূল করা এবং উন্নত ফাটল দৃঢ়তা সহ কাছাকাছি-পূর্ণ ঘনত্ব অর্জন করা.

সংযোজন যেমন কার্বন, সিলিকন, বা ধাতু বোর্ড পরিবর্তন (যেমন, টিআইবি দুই, CrB দুই) কখনও কখনও সিন্টারেবিলিটি বাড়ানোর জন্য এবং শস্য বৃদ্ধিতে বাধা দেওয়ার জন্য অল্প পরিমাণে চালু করা হয়, যদিও তারা দৃঢ়তা বা নিউট্রন শোষণ দক্ষতাকে কিছুটা কমিয়ে দিতে পারে.

এই সাফল্য সত্ত্বেও, শস্য সীমার দুর্বলতা এবং অভ্যন্তরীণ ভঙ্গুরতা নিরলস চ্যালেঞ্জ হয়ে চলেছে, বিশেষ করে প্রাণবন্ত লোডিং অবস্থার অধীনে.

3. চরম লোডিং অবস্থার অধীনে যান্ত্রিক ক্রিয়া এবং কর্মক্ষমতা

3.1 ব্যালিস্টিক প্রতিরোধ এবং ব্যর্থতা সিস্টেম

বোরন কার্বাইড শরীরের বর্মে হালকা ব্যালিস্টিক সুরক্ষার জন্য একটি প্রধান উপাদান হিসাবে ব্যাপকভাবে স্বীকৃত, গাড়ির কলাই, এবং এরোপ্লেন শিল্ডিং.

এর উচ্চ দৃঢ়তা এটিকে সঠিকভাবে ক্ষয় করতে এবং আগত প্রজেক্টাইল যেমন বর্ম-ভেদকারী বুলেট এবং টুকরাগুলিকে বিকৃত করতে সক্ষম করে।, ক্র্যাক সমন্বিত সিস্টেমের মাধ্যমে গতিশক্তি অপসারণ, মাইক্রোক্র্যাকিং, এবং স্থানীয় পর্যায়ে পরিবর্তন.

তবুও, বোরন কার্বাইড নামক একটি ঘটনা প্রদর্শন করে “শক অধীনে amorphization,” যেখানে, উচ্চ-বেগের প্রভাবের অধীনে (সাধারণত > 1.8 কিমি/সেকেন্ড), স্ফটিক কাঠামো ডান একটি বিশৃঙ্খলা মধ্যে ভেঙ্গে, নিরাকার ফেজ যার লোড বহন ক্ষমতা নেই, দুঃখজনক ব্যর্থতার ফলে.

এই চাপ-প্ররোচিত অ্যামরফাইজেশন, ইন-সিটু এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন এবং টিইএম স্টাডির মাধ্যমে পর্যবেক্ষণ করা হয়েছে, চরম শিয়ার স্ট্রেসের মধ্যে আইকোসাহেড্রাল সিস্টেম এবং সি-বি-সি চেইন ভেঙে যাওয়ার জন্য দায়ী করা হয়.

এটি প্রশমিত করার প্রচেষ্টার মধ্যে রয়েছে শস্যের উন্নতি, যৌগিক শৈলী (যেমন, B চার C-SiC), এবং ফ্র্যাকচারের বিস্তারকে বিলম্বিত করতে এবং ফ্র্যাগমেন্টেশনের জন্য নমনীয় ইস্পাত দিয়ে পৃষ্ঠের ক্ষেত্রটি আবৃত করে.

3.2 প্রতিরোধ এবং শিল্প অ্যাপ্লিকেশন পরিধান

অতীত প্রতিরক্ষা, বোরন কার্বাইডের ঘর্ষণ প্রতিরোধ ক্ষমতা গুরুতর পরিধান সহ বাণিজ্যিক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আদর্শ করে তোলে, যেমন স্যান্ডব্লাস্টিং অগ্রভাগ, জল জেট কাটিয়া টিপস, এবং নাকাল মিডিয়া.

এর দৃঢ়তা উল্লেখযোগ্যভাবে টংস্টেন কার্বাইড এবং অ্যালুমিনাকে ছাড়িয়ে গেছে, উচ্চ-থ্রুপুট উত্পাদন বায়ুমণ্ডলে দীর্ঘায়িত আয়ু এবং ন্যূনতম রক্ষণাবেক্ষণের খরচের দিকে পরিচালিত করে.

বোরন কার্বাইড থেকে তৈরি উপাদানগুলি দ্রুত ধ্বংস ছাড়াই উচ্চ-চাপের ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম প্রবাহের অধীনে কাজ করতে পারে, যদিও প্রক্রিয়া চলাকালীন তাপীয় শক এবং প্রসার্য চাপ প্রতিরোধ করতে যত্ন নেওয়া আবশ্যক.

পারমাণবিক সেটিংসে এর ব্যবহার অতিরিক্তভাবে গ্যাস হ্যান্ডলিং সিস্টেমের পরিধান-প্রতিরোধী উপাদানগুলিতে পৌঁছায়, যেখানে যান্ত্রিক দৃঢ়তা এবং নিউট্রন শোষণ উভয়ই প্রয়োজন.

4. পারমাণবিক কৌশলগত অ্যাপ্লিকেশন, মহাকাশ, এবং উদীয়মান প্রযুক্তি

4.1 নিউট্রন শোষণ এবং বিকিরণ রক্ষা সমাধান

বোরন কার্বাইডের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ অ-সামরিক প্রয়োগগুলির মধ্যে একটি হল পারমাণবিক শক্তি, যেখানে এটি নিয়ন্ত্রণ খুঁটিতে নিউট্রন-শোষণকারী পণ্য হিসাবে কাজ করে, বন্ধ pellets, এবং বিকিরণ রক্ষা কাঠামো.

¹⁰ বি আইসোটোপের উচ্চ সম্পদের কারণে (সাধারণত ~ 20%, তবে> সমৃদ্ধ করা যেতে পারে 90%), বোরন কার্বাইড দক্ষতার সাথে ¹⁰ B এর মাধ্যমে তাপীয় নিউট্রন ধরে(n, ক)সাত লি প্রতিক্রিয়া, আলফা টুকরা এবং লিথিয়াম আয়ন তৈরি করা যা পণ্যের মধ্যে সহজেই রয়েছে.

এই প্রতিক্রিয়াটি অ-তেজস্ক্রিয় এবং খুব কম দীর্ঘস্থায়ী উপজাত উৎপন্ন করে, ক্যাডমিয়াম বা হাফনিয়ামের মত বিকল্পের তুলনায় বোরন কার্বাইডকে অনেক নিরাপদ এবং অনেক বেশি স্থিতিশীল করা.

এটি চাপযুক্ত জল অ্যাক্টিভেটরগুলিতে ব্যবহার করা হয় (PWRs), ফুটন্ত জল চুল্লি (BWRs), এবং গবেষণা সক্রিয়কারী, সাধারণত sintered pellets আকারে, সজ্জিত টিউব, বা যৌগিক প্যানেল.

নিউট্রন বিকিরণের অধীনে এর স্থায়িত্ব এবং ফিশন পণ্যগুলি বজায় রাখার ক্ষমতা অ্যাক্টিভেটর সুরক্ষা এবং সুরক্ষা এবং কর্মক্ষম দীর্ঘ জীবন উন্নত করে.

4.2 মহাকাশ, তাপবিদ্যুৎ, এবং ভবিষ্যত উপাদান ফ্রন্টিয়ার

মহাকাশে, বোরন কার্বাইড হাইপারসনিক গাড়ির লিডিং সাইডে ব্যবহারের জন্য আবিষ্কৃত হচ্ছে, যেখানে এর উচ্চ গলন ফ্যাক্টর (~ 2450 °সে), বেধ হ্রাস, এবং তাপীয় শক প্রতিরোধ ক্ষমতা ধাতু খাদ থেকে সুবিধার প্রস্তাব.

থার্মোইলেকট্রিক গ্যাজেটগুলিতে এর সম্ভাবনা তার উচ্চ সিবেক সহগ এবং তাপ পরিবাহিতা হ্রাস থেকে আসে, গভীর-স্পেস প্রোব বা পারমাণবিক চালিত সিস্টেমের মতো গুরুতর বায়ুমণ্ডলে বর্জ্য উষ্ণতাকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে সরাসরি রূপান্তর করতে সক্ষম করা.

বহুমুখী স্থাপত্য ইলেকট্রনিক্সের জন্য শক্ততা এবং বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা বাড়ানোর জন্য কার্বন ন্যানোটিউব বা গ্রাফিনের সাথে বোরন কার্বাইড-ভিত্তিক কম্পোজিট স্থাপনের জন্যও গবেষণা চলছে।.

উপরন্তু, এর সেমিকন্ডাক্টর বিল্ডিংগুলি বিকিরণ-কঠিন সেন্সিং ইউনিট এবং এলাকা এবং পারমাণবিক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ডিটেক্টরগুলিতে ব্যবহার করা হচ্ছে.

সংক্ষেপে, বোরন কার্বাইড চীনামাটির বাসন চরম যান্ত্রিক দক্ষতার সংযোগে একটি ভিত্তি উপাদানের জন্য দাঁড়ায়, পারমাণবিক নকশা, এবং উত্পাদন অগ্রগতি.

এটি অতি-উচ্চ দৃঢ়তার এক ধরনের মিশ্রণ, বেধ হ্রাস, এবং নিউট্রন শোষণ ক্ষমতা প্রতিরক্ষা এবং পারমাণবিক আধুনিক প্রযুক্তিতে এটিকে অপরিবর্তনীয় করে তোলে, যখন ক্রমাগত গবেষণা অধ্যয়ন তার শক্তিকে মহাকাশে প্রসারিত করতে রয়ে গেছে, শক্তি রূপান্তর, এবং পরবর্তী প্রজন্মের যৌগ.

পরিমার্জিত কৌশলগুলিকে উত্সাহিত করার সাথে সাথে নতুন যৌগিক ডিজাইনের আবির্ভাব ঘটে, বোরন কার্বাইড অবশ্যই সবচেয়ে প্রয়োজনীয় প্রযুক্তিগত বাধাগুলির জন্য উপকরণ উদ্ভাবনের অগ্রণী প্রান্তে থাকবে.

5. পরিবেশক

অক্টোবরে প্রতিষ্ঠিত উন্নত সিরামিক 17, 2012, গবেষণা এবং উন্নয়নের জন্য প্রতিশ্রুতিবদ্ধ একটি উচ্চ প্রযুক্তির উদ্যোগ, উত্পাদন, প্রক্রিয়াকরণ, সিরামিক আপেক্ষিক উপকরণ এবং পণ্য বিক্রয় এবং প্রযুক্তিগত সেবা. আমাদের পণ্য বোরন কার্বাইড সিরামিক পণ্য অন্তর্ভুক্ত কিন্তু সীমাবদ্ধ নয়, বোরন নাইট্রাইড সিরামিক পণ্য, সিলিকন কার্বাইড সিরামিক পণ্য, সিলিকন নাইট্রাইড সিরামিক পণ্য, জিরকোনিয়াম ডাই অক্সাইড সিরামিক পণ্য, ইত্যাদি. আপনি আগ্রহী হলে, আমাদের সাথে যোগাযোগ বিনা দ্বিধায় দয়া করে.([email protected])
ট্যাগ: বোরন কার্বাইড, বোরন সিরামিক, বোরন কার্বাইড সিরামিক

সমস্ত নিবন্ধ এবং ছবি ইন্টারনেট থেকে প্রাপ্ত. কোন কপিরাইট সমস্যা আছে, মুছে ফেলার সময় আমাদের সাথে যোগাযোগ করুন.

আমাদের তদন্ত