1. Бор карбидинин негизги химиясы жана кристаллографиялык конструкциясы
1.1 Молекулярдык состав жана структуралык татаалдыгы
(Бор карбиди керамикалык)
Бор карбиди (Б ТӨРТ С) катуу бекемдиктин уникалдуу айкалышы менен эң кызыктуу жана технологиялык жактан маанилүү керамикалык материалдардын бири болуп саналат., төмөн коюу, жана өзгөчө нейтронду жутуу жөндөмдүүлүгү.
Химиялык, бул негизинен бор жана көмүртек атомдорунан турган стехиометриялык эмес зат, B ₄ C идеалдуу формуласы менен, бирок анын чыныгы курамы B ₄ Cдан B ₁₀ге чейин өзгөрүшү мүмкүн. БЕШ С, анын татаал кристалл торчосунун ичинде альтернативдик системалар тарабынан башкарылуучу чоң бир тектүүлүктүн ар түрдүүлүгүн чагылдырган.
Бор карбидинин кристаллдык алкагы ромбоэдрдик системадан келет (космос командасы R3̄m), 12 атомдук икосаэдрлердин үч өлчөмдүү тармагы менен аныкталган– бор атомдорунун коллекциялары– тригоналдык огу боюнча түз C-B-C же C-C чынжырлары менен байланышкан.
Бул икосаэдралар, ар бири турат 11 бор атомдору жана 1 көмүртек атому (B ₁₁ C), абдан күчтүү В менен коваленттүү байланышта– Б, Б– C, жана С– C байланыштары, анын таасирдүү механикалык бекемдигине жана жылуулук коопсуздугуна салым кошот.
Бул көп кырдуу бирдиктердин жана интерстициалдык чынжырлардын көрүнүүсү архитектуралык анизотропияны жана ички көйгөйлөрдү киргизет., буюмдун механикалык адаттарына жана санариптик үйлөрүнө да таасир этет.
Глинозем же кремний карбиди сыяктуу жеңил фарфорлордон айырмаланып, бор карбидинин атомдук архитектурасы олуттуу конфигурациялык ийкемдүүлүккө мүмкүндүк берет, Стресс, тынчсыздануу жана нурлануу учурунда анын иштешине таасир этүүчү кемчиликти түзүүгө жана акы жүгүртүүгө мүмкүндүк берет.
1.2 Атомдук байланыштан пайда болгон физикалык жана электрондук резиденциялар
Бор карбидиндеги коваленттик байланыш тармагы синтетикалык материалдар арасында мүмкүн болгон эң жогорку катуулуктун бирине алып келет.– рубин жана куб бор нитридинен кийинки экинчи орунда турат– адатта чейин өзгөрөт 30 чейин 38 Vickers бекемдик диапазонунда баа орточо балл.
Анын калыңдыгы өтө азаят (~ 2.52 г/см АЛТЫ), аны тегерете жасоо 30% глиноземинен жеңил жана дээрлик 70% болоттон жеңилирээк, жеке калкан жана аэрокосмостук бөлүктөрү сыяктуу салмакка сезгич колдонмолордо чечүүчү артыкчылык.
Бор карбиди эң сонун химиялык инерттүүлүгүн көрсөтөт, космостук температуранын деңгээлинде көптөгөн кислоталардын жана антациддердин соккусуна туруштук берет, ал кычкылданышы мүмкүн болсо да 450 абада ° C, бор оксиди түзүү (B ₂ O АЛТЫ) жана co2, жогорку температурадагы кычкылдануу шарттарында структуралык чынчылдыкты бузушу мүмкүн.
Анын кең тилкеси бар (~ 2.1 eV), жогорку температурадагы электроникада жана радиациялык детекторлордо потенциалдуу колдонмолору бар жарым өткөргүч катары категориялоо.
Мындан тышкары, анын жогорку Зеебек коэффициенти жана төмөндөтүлгөн жылуулук өткөрүмдүүлүк аны термоэлектр энергиясын өзгөртүүгө талапкер кылат., өзгөчө салттуу материалдар ишке ашпай турган оор шарттарда.
(Бор карбиди керамикалык)
Продукт кошумча ¹⁰ B изотопунун жогорку нейтронду басып алуу кесилишинен улам укмуштуудай нейтронду сиңирүүнү көрсөтөт. (жөнүндө 3837 термикалык нейтрондор учун сарайлар), аны өзөктүк реакторду башкаруу таякчаларында маанилүү кылып көрсөтүү, коргоо, жана инвестицияланган газ сактоочу жай системалары.
2. Синтез, Колдонуу, жана тыгыздашуудагы тоскоолдуктар
2.1 Өнөр жай өндүрүшү жана порошок куруу ыкмалары
Бор карбиди негизинен бор кислотасынын жогорку температурадагы карботермикалык төмөндөшү менен түзүлөт (H ₃ BO ₃) же бор оксиди (B ₂ O БЕШ) көмүртек ресурстары менен, мисалы, мунай коксу же электр жаа жылыткычтарындагы көмүр 2000 ° C.
Жооп катары уланат: 2Б ЭКИ О ЭКИ + 7C → B FOUR C + 6CO, орой пайда кылуу, керамикалык иштетүү үчүн ылайыктуу субмикрон фрагменттеринин өлчөмдөрүнө жетишүү үчүн олуттуу майдалоону талап кылган бурчтук порошок.
Альтернативалык синтез жолдору өзүнөн өзү жайылуучу жогорку температурадагы синтезди камтыйт (SHS), лазер менен пайда болгон химиялык буулардын чөктүрүлүшү (CVD), жана плазманын жардамы менен техника, алар стехиометрияны жана фрагменттердин морфологиясын жакшыраак көзөмөлдөйт, бирок өнөр жайда колдонуу үчүн масштабдуу эмес.
Анын катуу бекемдигинен улам, бор карбидин чоң порошок кылып майдалоо энергияны көп талап кылат жана торлуу медиадан булганууга алсыз, тазалыкты сактоо үчүн бор карбиди менен капталган тегирмендерди же полимердик майдалоочу каражаттарды колдонууну талап кылат.
Бир калыпта таңгактоо жана ишенимдүү агломерациялоону кепилдөө үчүн алынган порошокторду кылдат аныктоо жана деагломерациялоо керек..
2.2 Агломерацияга чектөөлөр жана өнүккөн айкалыштыруу ыкмалары
Бор карбидинин керамикалык конструкциясындагы олуттуу кыйынчылык анын коваленттүү байланыш мүнөзү жана аз өзүн-өзү диффузия коэффициенти болуп саналат., стандарттуу басымсыз агломерациялоо учурунда тыгыздашууну катуу чектейт.
Ошондой эле жакынкы температурада 2200 ° C, басымсыз агломерация көбүнчө 80 менен фарфорду чыгарат– 90% академиялык калыңдыгы, механикалык туруктуулукту жана баллистикалык көрсөткүчтөрдү начарлатуучу калдык порозияны калтырат.
Муну жеңүү үчүн, ысык түртүү сыяктуу прогрессивдүү тыгыздоо ыкмалары (HP) жана ысык изостатикалык түртүү (HIP) пайдаланылат.
Ысык түртүү бир октук стрессти колдонот (адатта 30– 50 МПа) ортосундагы температурада 2100 ° C жана 2300 ° C, фрагменттердин кайра түзүлүшүнө жана пластикалык деформациясына көмөктөшөт, ашкан калыңдыгына жол берет 95%.
HIP ого бетер изостатикалык газ басымын колдонуу менен тыгыздыгын жакшыртат (100– 200 МПа) капсулдан кийин, жабык тешикчелерди жок кылуу жана жакшыртылган жаракалар менен толук тыгыздыкка жетишүү.
көмүртек сыяктуу кошумчалар, кремний, же металл борддорун которуштуруп (мис., TiB TWO, CrB TWO) агломераттуулукту жогорулатуу жана дандын өсүшүнө тоскоолдук кылуу үчүн кээде аз өлчөмдө киргизилет, алар катуулугун же нейтронду жутуу натыйжалуулугун бир аз азайтышы мүмкүн.
Бул жетишкендиктерге карабастан, дан чектеринин алсыздыгы жана ички морттугу тынымсыз кыйынчылыктарды улантууда, өзгөчө жандуу жүктөө шарттарында.
3. Механикалык аракеттер жана экстремалдык жүктөө шарттарында аткаруу
3.1 Баллистикалык каршылык жана иштен чыгуу системалары
Бор карбиди дененин курал-жарактарында жеңил баллистикалык коргоо үчүн негизги материал катары кеңири таанылган., унаа жалатуу, жана учакты коргоо.
Анын жогорку бекемдиги ага курал-жарактарды тешип өтүүчү октор жана бөлүкчөлөр сыяктуу келген снаряддарды талаптагыдай начарлатууга жана кыйшоого мүмкүндүк берет., жаракадан турган системалар аркылуу кинетикалык күчтү таркатуучу, микрокрекинг, жана жергиликтүү этап өзгөртүү.
Ошого карабастан, бор карбиди деп аталган кубулушту көрсөтөт “шок астында аморфизация,” кайда, жогорку ылдамдыктагы таасир астында (адатта > 1.8 км/с), кристаллдык түзүлүш түз эле бузулган, жүк көтөрүү жөндөмүнө ээ болбогон аморфтук фаза, трагедиялуу ийгиликсиздикке алып келет.
Бул басым менен шартталган аморфизация, in-situ рентген нурларынын дифракциясы жана TEM изилдөөлөр аркылуу байкалган, икосаэдрдик системалардын жана C-B-C чынжырларынын катуу жылышуу стрессинде бузулушуна байланыштуу..
Муну жумшартуу аракети данды жакшыртуудан турат, курама стили (мис., B FOUR C-SiC), жана бетинин аянты ийилүүчү болоттор менен капталган сыныктардын пролиферациясын кечиктирүүгө жана фрагментацияга ээ.
3.2 Кийүүгө каршылык жана өнөр жай колдонмолору
Өткөн коргонуу, бор карбидинин абразияга туруктуулугу аны коммерциялык колдонуу үчүн идеалдуу кылат, анын ичинде катуу эскирүү, кум чачуучу саптамалар сыяктуу, суу агымы кесүү учтары, жана майдалоочу каражаттар.
Анын катуулугу вольфрам карбидинен жана глиноземинен кыйла ашып кетет, жогорку өндүрүмдүүлүгү бар өндүрүш чөйрөлөрүндө иштөө мөөнөтүн узартууга жана тейлөөгө чыгымдарды азайтууга алып келет.
Бор карбидинен жасалган элементтер тез бузулбастан жогорку басымдагы абразивдик агымдардын астында иштей алат, Процедура учурунда термикалык шок жана чыңалууга жол бербөө үчүн кам көрүү талап кылынат.
Анын өзөктүк түзүлүштөрдө колдонулушу кошумча газ менен иштөө тутумдарынын эскирүүгө туруктуу компоненттерине жетет, бул жерде механикалык бекемдик жана нейтронду жутуу талап кылынат.
4. Ядролук стратегиялык колдонмолор, Аэрокосмикалык, жана өнүгүп келе жаткан технологиялар
4.1 Нейтронду жутуу жана радиациядан коргоочу чечимдер
Бор карбидинин атомдук энергиядагы эң маанилүү аскердик эмес колдонмолорунун бири, анда ал башкаруу полюстарында нейтронду жутуучу продукт катары кызмат кылат, жабуу гранулдары, жана радиациядан коргоочу структуралар.
¹⁰ B изотопунун жогорку байлыгынан (адатта ~ 20%, бирок > байытууга болот 90%), бор карбиди ¹⁰ B аркылуу жылуулук нейтрондорду эффективдүү кармайт(п, а)жети Ли жооп, продуктунун ичинде оңой камтылган альфа фрагменттерин жана литий иондорун түзүү.
Бул реакция радиоактивдүү эмес жана өтө аз узак мөөнөттүү кошумча продуктуларды жаратат, бор карбиди кадмий же гафний сыяктуу альтернативаларга караганда алда канча коопсуз жана туруктуураак кылуу.
Ал басымдуу суунун активаторлорунда колдонулат (PWRs), кайнак суу реакторлору (BWRs), жана изилдөө активаторлору, адатта агломерацияланган гранулдар түрүндө, кийинген түтүктөр, же курама панелдер.
Нейтрондук нурлануу астында анын туруктуулугу жана бөлүнүү өнүмдөрүн сактоо жөндөмдүүлүгү активатордун коопсуздугун жана коопсуздугун жана узак иштөө мөөнөтүн жакшыртат..
4.2 Аэрокосмикалык, Термоэлектриктер, жана Келечектеги материалдык чектер
Аэрокосмосто, бор карбиди гиперсоникалык унаанын алдыңкы капталдарында колдонуу үчүн ачылууда, анын жогорку эрүү фактору кайда (~ 2450 ° C), кыскартылган жоондугу, жана жылуулук шок каршылык металл эритмелерин караганда артыкчылыктарды сунуш.
Анын термоэлектрдик гаджеттердеги потенциалы анын жогорку Seebeck коэффициентинен жана жылуулук өткөрүмдүүлүктүн төмөндөшүнөн келип чыгат., терең космостук зонддор же атомдук системалар сыяктуу оор атмосферада калдыктардын жылуулугун электр энергиясына түз айландыруу.
Көп функционалдуу архитектуралык электроника үчүн катуулугун жана электр өткөргүчтүгүн жогорулатуу үчүн көмүртек нанотүтүкчөлөрү же графен менен бор карбидинин негизиндеги композиттерди түзүү боюнча да изилдөө жүрүп жатат..
Мындан тышкары, анын жарым өткөргүч имараттары радиациялык катууланган сезгич агрегаттарда жана аймак жана ядролук колдонмолор үчүн детекторлордо колдонулат..
Жыйынтыкта, бор карбиди фарфор өтө механикалык натыйжалуулуктун кесилишинде негиз материал болуп саналат, ядролук долбоорлоо, жана прогрессивдуу ондурушту.
Анын ультра жогорку катуулугунун бирден-бир аралашмасы, кыскартылган жоондугу, жана нейтронду жутуу жөндөмдүүлүгү аны коргонуу жана ядролук заманбап технологияларда алмаштырылгыс кылат, ал эми үзгүлтүксүз изилдөө изилдөө анын энергиясын аэрокосмоско чейин кеңейтүү үчүн калууда, энергияны өзгөртүү, жана кийинки муундагы кошулмалар.
Тактоо стратегиялары күчөгөн сайын жаңы композиттик дизайндар пайда болот, бор карбиди, албетте, абдан талап кылынган технологиялык тоскоолдуктар үчүн материалдарды инновациялардын алдыңкы четинде кала берет.
5. Дистрибьютор
Advanced Ceramics октябрда негизделген 17, 2012, изилдөө жана өнүктүрүү үчүн жасалган жогорку технологиялуу ишкана болуп саналат, өндүрүш, иштетүү, керамикалык салыштырмалуу материалдарды жана буюмдарды сатуу жана техникалык тейлөө. Биздин өнүмдөрдү камтыйт, бирок алар менен эле чектелбестен, бор карбиди керамикалык буюмдар, Бор нитриди керамикалык буюмдар, Кремний карбид керамикалык буюмдар, Кремний нитриди керамикалык буюмдар, Цирконий диоксиди керамикалык буюмдар, жана башкалар. Кызык болсоңуз, сураныч биз менен байланышуудан тартынба.([email protected])
Тегдер: Бор карбиди, Бор керамикалык, Бор карбиди керамикалык
Бардык макалалар жана сүрөттөр Интернеттен алынган. Эгерде кандайдыр бир автордук укук маселеси бар болсо, жок кылуу үчүн убагында биз менен байланышыңыз.
Бизден сура