1. Ceimigeachd Bunasach agus Dealbhadh Criostalach de Boron Carbide
1.1 Cumadh Molecular agus Iom-fhillteachd Structarail
(Ceramic boron carbide)
Boron carbide (B CEATHAIR C) a’ seasamh mar aon de na stuthan ceirmeag as inntinniche agus as teicneòlach air sgàth a’ chothlamadh sònraichte a th’ ann de dhroch sheasmhachd, tiugh ìseal, agus comas sùghaidh neutron air leth.
Gu ceimigeach, is e stuth neo-stoichiometric a th’ ann sa mhòr-chuid air a dhèanamh suas de boron agus dadaman gualain, le foirmle freagarrach de B ₄ C, ged a dh’ fhaodadh an fhìor sgrìobhadh aige a bhith eadar-dhealaichte bho B ₄ C gu B₁₀. CÒIG C, a’ nochdadh measgachadh mòr aon-ghnè a tha air a riaghladh leis na siostaman eile taobh a-staigh an lann criostail iom-fhillte aige.
Tha frèam criostail boron carbide a 'tighinn bhon t-siostam rhombohedral (sgioba fànais R3̄m), air a chomharrachadh le lìonra trì-thaobhach de icosahedra 12-atom– Cruinneachadh de boron atoms– ceangailte le slabhraidhean dìreach CBC no C-C air an axis trì-thaobhach.
Icosahedra seo, gach aon air a dhèanamh suas de 11 dadaman boron agus 1 atom carbon (B ₁ C), air an ceangal gu covalently le B air leth làidir– B, B– c, agus c– C bannan, a’ cur ri a neart meacanaigeach drùidhteach agus tèarainteachd teirmeach.
Tha faicsinneachd nan aonadan polyhedral agus slabhraidhean eadar-roinneil sin a’ toirt a-steach anisotropy ailtireil agus duilgheadasan gnèitheach, a bheir buaidh air an dà chuid cleachdaidhean meacanaigeach agus dachaighean didseatach an toraidh.
Eu-coltach ri porcelains nas fhasa leithid alumina no silicon carbide, Tha ailtireachd atamach boron carbide a’ ceadachadh sùbailteachd rèiteachaidh susbainteach, ga dhèanamh comasach cruthachadh lochdan agus cuairteachadh chìsean a bheir buaidh air a choileanadh fo uallach agus iomagain agus irradachadh.
1.2 Àiteachan-còmhnaidh corporra is dealanach a’ tachairt bho cheangal Atamach
Tha an lìonra ceangail covalent ann am boron carbide a’ leantainn gu aon de na luach cruas aithnichte as àirde am measg stuthan synthetigeach– san dàrna àite a-mhàin ri ruby agus boron nitride ciùbach– mar as trice a’ dol bho 30 gu 38 Ìre puing cuibheasach air raon seasmhachd Vickers.
Tha an tiugh aige air a lughdachadh gu mòr (~ 2.52 g/cm SIX), ga dhèanamh mun cuairt 30% nas aotroime na alumina agus cha mhòr 70% nas aotruime na stàilinn, buannachd chudromach ann an tagraidhean a tha mothachail air cuideam leithid sgiath fa leth agus pàirtean aerospace.
Tha boron carbide a’ nochdadh neo-sheasmhachd cheimigeach air leth, a dh’ aindeoin stailc le tòrr searbhagan agus antacids aig ìre teòthachd fànais, ged a dh’ fhaodadh e oxidachadh thairis 450 ° C san adhar, cruthachadh boric oxide (B ₂ O SIX) agus co2, a dh’ fhaodadh cron a dhèanamh air onair structarail ann an suidheachaidhean oxidative aig teòthachd àrd.
Tha bann-leathann farsaing aige (~ 2.1 eV), ga sheòrsachadh mar semiconductor le tagraidhean a dh’ fhaodadh a bhith ann ann an electronics àrd-teòthachd agus lorgairean rèididheachd.
A bharrachd air sin, tha an co-èifeachd Seebeck àrd agus an giùlan teirmeach nas lugha ga dhèanamh na thagraiche airson tionndadh lùth thermoelectric, gu sònraichte ann an àrainneachdan cruaidh far a bheil stuthan traidiseanta a’ fàiligeadh.
(Ceramic boron carbide)
Tha an toradh cuideachd a’ sealltainn gabhail a-steach neutron iongantach mar thoradh air a’ chrois-earrann àrd de ghlacadh neutron den isotope ¹⁰ B. (mu dheidhinn 3837 saibhlean airson neutronan teirmeach), ga dhèanamh riatanach ann an slatan smachd reactair niùclasach, dìon, agus siostaman àite stòraidh gas air an tasgadh.
2. Synthesis, Làimhseachadh, agus Bacaidhean ann an dùmhlachd
2.1 Modhan cinneasachaidh gnìomhachais agus togail pùdar
Tha boron carbide air a chruthachadh gu ìre mhòr le lùghdachadh carbothermal àrd-teòthachd de dh 'aigéad boric (H ₃ BO ₃) no boron oxide (B ₂ O CÙIG) le goireasan gualain leithid còc peatrail no gual-fhiodha ann an teasadairean arc dealain a’ ruith thairis 2000 °C.
Tha am freagairt a’ dol air adhart mar: 2B A DHUILLEAG + 7C → B CEITHIR C + 6CO, gineadh garbh, pùdar ceàrnach a dh’ fheumas bleith susbainteach gus meudan criomag submicron a choileanadh a tha iomchaidh airson làimhseachadh ceirmeag.
Tha slighean synthesis eile a’ toirt a-steach synthesis àrd-teòthachd fèin-sgaoileadh (SHS), tasgadh bhalbhaichean ceimigeach air a bhrosnachadh le laser (CVD), agus dòighean le taic plasma, a bhios a’ cleachdadh smachd nas fheàrr air stoichiometry agus morf-eòlas criomag ach nach eil cho so-ruigsinneach airson cleachdadh gnìomhachais.
Air sgàth cho làidir ‘s a tha e, tha a bhith a’ bleith carbide boron dìreach a-steach do phùdaran mòra dian air lùth agus so-leònte ri truailleadh bho mheadhanan grating, ag iarraidh a bhith a’ cleachdadh mhuilnean le lìnigeadh boron carbide no innealan bleith polymeric gus purrachd a chumail suas.
Bu chòir na pùdar a thig às a bhith air an comharrachadh gu faiceallach agus air an deagglomerated gus dèanamh cinnteach gum bi pacadh èideadh agus sintearachd earbsach.
2.2 Crìochan seinn agus dòighean-obrach cothlamadh adhartach
Is e duilgheadas mòr ann an togail ceirmeag boron carbide a nàdar ceangail covalent agus co-èifeachd fèin-sgaoilidh ìosal, a tha gu mòr a’ cuingealachadh dùmhlachd rè sintering àbhaisteach gun chuideam.
Cuideachd aig teòthachd a 'tighinn dlùth 2200 °C, Mar as trice bidh sintearachd gun chuideam a’ toirt a-mach porcelains le 80– 90% de thighead acadaimigeach, a’ fàgail porosity iarmharach a tha a’ lughdachadh stamina meacanaigeach agus coileanadh ballistic.
Gus seo a bhuannachadh, air adhart le dòighean dùmhlachaidh leithid putadh teth (HP) agus putadh isostatic teth (HIP) air an cleachdadh.
Bidh putadh teth a’ toirt a-steach cuideam uniaxial (mar as trice 30– 50 MPa) aig teòthachd eatorra 2100 ° C agus 2300 °C, adhartachadh ath-rèiteachadh chriomagan agus deformachadh plastaig, a 'leigeil le tiugh a dhol thairis air 95%.
Bidh HIP eadhon nas motha a’ leasachadh dùmhlachd le bhith a’ cleachdadh cuideam gas isostatic (100– 200 MPa) às deidh sgoltadh, cuir às do phòlaichean dùinte agus a’ faighinn dùmhlachd cha mhòr làn le cruas sgàineadh nas fheàrr.
Cur-ris leithid carbon, sileacain, no gluais borides meatailt (m.e., TiB DÀ, CrB DÀ) air an toirt a-steach uaireannan ann an glè bheag gus sinterability àrdachadh agus bacadh a chur air fàs gràin, ged a dh’ fhaodadh iad beagan lùghdachadh a dhèanamh air seasmhachd no èifeachdas in-ghabhail neutron.
A dh'aindeoin na h-adhartasan sin, Tha laigse crìochan gràin agus brisg gnèitheach fhathast nan dùbhlain gun stad, gu sònraichte fo chumhachan luchdachadh beòthail.
3. Gnìomhan meacanaigeach agus coileanadh fo chumhachan luchdaidh anabarrach
3.1 Siostaman Ballistic Resistance agus Teip
Tha boron carbide air aithneachadh gu mòr mar phrìomh stuth airson dìon ballistic aotrom ann an armachd bodhaig, plating càr, agus dìon itealain.
Tha cho làidir ‘s a tha e a’ toirt cothrom dha crìonadh gu ceart agus drùchdadh a dhèanamh air teilgean a tha a’ tighinn a-steach leithid peilearan agus pìosan armachd, a' sgapadh cumhachd cineatach tro shiostaman anns a bheil sgàineadh, meanbh-chraoladh, agus atharrachadh ìre ionadail.
A dh'aindeoin sin, Tha boron carbide a’ taisbeanadh iongantas ris an canar “amorphization fo clisgeadh,” càite, fo bhuaidh àrd-astar (mar as trice > 1.8 km/s), tha an structar criostalach a 'briseadh sìos gu mì-rian, ìre amorphous aig nach eil comas giùlain luchdan, mar thoradh air fàilligeadh duilich.
An amorphization seo air adhbhrachadh le cuideam, air fhaicinn tro eadar-dhealachadh X-ray in-situ agus sgrùdaidhean TEM, mar thoradh air briseadh sìos siostaman icosahedral agus slabhraidhean CBC fo fhìor chuideam rùsgaidh.
Tha oidhirpean gus seo a lasachadh a’ toirt a-steach leasachadh gràin, stoidhle cumanta (m.e., B CEATHAIR C-SiC), agus còmhdach uachdar le steels sùbailte gus dàil a chuir air iomadachadh briste agus briseadh sìos.
3.2 Cur an aghaidh caitheamh agus tagraidhean gnìomhachais
Dìon san àm a dh'fhalbh, Tha an aghaidh sgrìobadh boron carbide ga dhèanamh air leth freagarrach airson tagraidhean malairteach a’ toirt a-steach caitheamh trom, leithid nozzles sandblasting, molaidhean airson gearradh jet uisge, agus meadhanan bleith.
Tha an seasmhachd aige gu mòr nas àirde na an ìre tungsten carbide agus alumina, a’ leantainn gu beatha fhada agus a’ lughdachadh chosgaisean cumail suas ann an àileachdan saothrachaidh àrd-thràth.
Faodaidh eileamaidean dèanta le boron carbide obrachadh fo shruth sgrìobach le cuideam àrd gun sgrios luath, ged a tha feum air cùram gus casg a chuir air clisgeadh teirmeach agus cuideaman tensile rè modh-obrach.
Bidh a chleachdadh ann an suidheachaidhean niuclasach cuideachd a’ ruighinn phàirtean caitheamh-caitheamh ann an siostaman làimhseachadh gas, far a bheil feum air sturdiness meacanaigeach agus sùghadh neutron.
4. Cleachdaidhean Ro-innleachdail ann an Niùclasach, Aerospace, agus Teicneòlasan Ùra
4.1 Fuasglaidhean Ion-ghabhail Neutron agus Sgiath Rèididheachd
Am measg aon de na tagraidhean neo-armailteach as cudromaiche de charbaid boron tha fhathast ann an lùth atamach, far a bheil e na thoradh a tha a’ gabhail a-steach neutron ann am pòlaichean smachd, peilearan dùnadh, agus structaran dìon rèididheachd.
Air sgàth beairteas àrd an isotope ¹⁰ B (gu h-àbhaisteach ~ 20%, ach faodar a bheairteachadh gu > 90%), Bidh boron carbide gu h-èifeachdach a’ glacadh neutronan teirmeach tron ¹⁰ B(n, a)freagradh seachd Li, cruthachadh pìosan alpha agus ions lithium a tha furasta an cumail taobh a-staigh an toraidh.
Tha am freagairt seo neo-rèidio-ghnìomhach agus a’ gineadh glè bheag de fo-thoraidhean fad-ùine, a’ dèanamh boron carbide tòrr nas sàbhailte agus tòrr nas seasmhaiche na roghainnean eile leithid cadmium no hafnium.
Tha e air a chleachdadh ann an gnìomhadairean uisge fo chuideam (PWRs), reactors uisge goileach (BWRs), agus luchd-iomairt rannsachaidh, mar as trice ann an cruth peilearan sintered, tuban èideadh, no pannalan cumanta.
Tha a sheasmhachd fo irradachadh neutron agus an comas air toraidhean sgaoilidh a chumail a’ leasachadh sàbhailteachd agus tèarainteachd gnìomhaiche agus beatha fhada obrachaidh.
4.2 Aerospace, Teirm-dealain, agus Crìochan Stuthan ri Teachd
Ann an aerospace, thathas a’ lorg boron carbide airson a chleachdadh ann an càr hypersonic air na taobhan, far a bheil a bhàillidh leaghaidh àrd (~ 2450 °C), lùghdachadh tiugh, agus tha an aghaidh clisgeadh teirmeach a’ tabhann buannachdan thairis air aloidhean meatailt.
Tha a chomas ann an innealan thermoelectric a’ tighinn bhon cho-èifeachd Seebeck àrd aige agus giùlan teirmeach nas lugha, a’ comasachadh blàths sgudail a thionndadh gu lùth dealain ann an àile chruaidh leithid probes domhainn-fànais no siostaman cumhachd niuclasach.
Tha sgrùdadh cuideachd a’ dol air adhart gus co-phàirtean stèidhichte air boron carbide a stèidheachadh le nanotubes gualain no graphene gus cruas agus giùlan dealain àrdachadh airson electronics ailtireachd ioma-ghnìomhach..
A bharrachd air sin, thathas a’ toirt a-steach na togalaichean semiconductor aige ann an aonadan mothachaidh cruaidh-rèididh agus lorgairean airson tagraidhean sgìreil agus niùclasach.
Ann an geàrr-chunntas, Bidh porcelains boron carbide a’ seasamh airson stuth bunaiteach aig comar fìor èifeachdas meacanaigeach, dealbhadh niuclasach, agus thug e air adhart cinneasachadh.
Is e am measgachadh aon-de-a-sheòrsa de chruaidh-chruaidh ultra-àrd, lùghdachadh tiugh, agus tha comas gabhail a-steach neutron ga fhàgail neo-sheasmhach ann an teicneòlasan dìon agus niùclasach an latha an-diugh, fhad ‘s a tha sgrùdadh rannsachaidh leantainneach fhathast gus a lùth a leudachadh gu aerospace, tionndadh lùtha, agus coimeasgaidhean an ath ghinealach.
Mar a bhios ro-innleachdan grinneachaidh ag àrdachadh agus dealbhadh ùr-nodha a’ nochdadh, Bidh boron carbide gu cinnteach fhathast aig fìor thoiseach ùr-ghnàthachadh stuthan airson na cnapan-starra teicneòlais as motha a tha a dhìth.
5. Neach-cuairteachaidh
Adhartach Ceramics air a stèidheachadh air an Dàmhair 17, 2012, na iomairt àrd-theicnigeach a tha dealasach a thaobh rannsachadh agus leasachadh, cinneasachadh, giollachd, reic agus seirbheisean teignigeach de stuthan agus toraidhean càirdeil ceirmeach. Tha na toraidhean againn a’ toirt a-steach ach gun a bhith cuibhrichte gu Boron Carbide Ceramic Products, Bathar Ceramic Boron Nitride, Toraidhean ceirmeach silicon carbide, Toraidhean ceirmeag Silicon Nitride, Toraidhean ceirmeag Zirconium dà-ogsaid, etc. Ma tha ùidh agad, na bi leisg fios a chuir thugainn.([email protected])
Tagaichean: Carbide Boron, Boron ceirmeach, Ceramic boron carbide
Tha a h-uile artaigil agus dealbh bhon eadar-lìn. Ma tha cùisean dlighe-sgrìobhaidh sam bith ann, feuch an cuir thu fios thugainn ann an àm airson cuir às.
Faighnich dhuinn