1. Фундаментална хемија и кристалографски дизајн на бор карбид
1.1 Молекуларен состав и структурна сложеност
(Борон карбид керамика)
Бор карбид (Б ЧЕТИРИ В) стои како еден од најинтригантните и технолошки клучни керамички материјали поради неговата единствена комбинација на силна цврстина, мала дебелина, и исклучителна способност за апсорпција на неутрони.
Хемиски, тоа е нестехиометриска супстанца која првенствено е составена од атоми на бор и јаглерод, со идеализирана формула од B ₄ C, иако неговиот реален состав може да варира од B₄ C до B10. ПЕТ В, одразувајќи голема разновидност на хомогеност управувана од алтернативните системи во рамките на нејзината сложена кристална решетка.
Кристалната рамка на борниот карбид доаѓа од ромбоедралниот систем (вселенски тим R3̄m), идентификувани со тродимензионална мрежа од 12-атомски икосаедри– збирки на атоми на бор– поврзани со директни C-B-C или C-C синџири долж тригоналната оска.
Овие икозаедри, секоја која се состои од 11 атоми на бор и 1 јаглероден атом (B11 C), се ковалентно поврзани со извонредно силна Б– Б, Б– В, и В– C обврзници, придонесувајќи за неговата импресивна механичка сила и топлинска сигурност.
Видливоста на овие полиедарни единици и интерстицијални синџири воведува архитектонска анизотропија и внатрешни проблеми, кои влијаат и на механичките навики и на дигиталните домови на производот.
За разлика од полесните порцелани како што се алумина или силициум карбид, атомската архитектура на бор карбид овозможува значителна конфигурациска флексибилност, овозможувајќи формирање на дефекти и циркулација на надоместоци што влијаат на неговите перформанси при стрес и анксиозност и зрачење.
1.2 Физички и електронски резиденции кои се јавуваат од атомско поврзување
Ковалентната мрежа за поврзување во бор карбид доведува до една од највисоките можни признати вредности на цврстина меѓу синтетичките материјали– втор само по рубин и кубен бор нитрид– обично се движат од 30 до 38 Просечната оценка на опсегот на цврстина на Викерс.
Неговата дебелина е екстремно намалена (~ 2.52 g/cm ШЕСТ), правејќи го наоколу 30% полесни од алумина и речиси 70% полесни од челик, клучна предност во апликациите чувствителни на тежина, како што се индивидуалните штитови и воздушните делови.
Бор карбид покажува извонредна хемиска инертност, издржува удар од многу киселини и антациди на ниво на вселенска температура, иако може да оксидира 450 ° C во воздухот, создавајќи борен оксид (B ₂ O ШЕСТ) и ко2, што може да ја загрози структурната чесност во оксидативните поставки со висока температура.
Има широка јаз (~ 2.1 eV), категоризирајќи го како полупроводник со потенцијални примени во електрониката со висока температура и детектори за радијација.
Понатаму, неговиот висок коефициент Seebeck и намалената топлинска спроводливост го прават кандидат за конверзија на термоелектрична енергија, особено во тешки средини каде што традиционалните материјали не успеваат.
(Борон карбид керамика)
Производот дополнително покажува феноменална апсорпција на неутрони поради високиот пресек на зафаќање на неутрони на изотопот 10 B (за 3837 плевни за термички неутрони), што го прави од суштинско значење во контролните шипки на нуклеарниот реактор, заштитувајќи, и инвестирани системи за складирање на гас.
2. Синтеза, Ракување, и Пречки во згуснувањето
2.1 Индустриско производство и методи на конструкција во прав
Бор карбид во голема мера се создава со високотемпературно карботермално намалување на борната киселина (H ₃ BO ₃) или бор оксид (B ₂ O ПЕТ) со јаглеродни ресурси како што се нафтен кокс или јаглен во електричните грејачи на лакови кои се превртуваат 2000 ° C.
Одговорот продолжува како: 2Б ДВА И ДВА + 7C → B ЧЕТИРИ В + 6CO, генерирање груб, аголни прашоци на кои им треба значително мелење за да се постигнат големини на подмикронски фрагменти соодветни за ракување со керамика.
Алтернативните начини на синтеза вклучуваат саморазмножувачка синтеза на висока температура (SHS), хемиско таложење на пареа предизвикано од ласер (CVD), и техники со помош на плазма, кои користат подобра контрола врз стехиометријата и морфологијата на фрагментите, но сепак се помалку скалабилни за индустриска употреба.
Поради неговата тешка цврстина, мелењето бор карбид директно во големи прашоци е енергетски интензивно и ранливо на контаминација од решетки, барајќи употреба на мелници обложени со бор карбид или полимерни помагала за мелење за одржување на чистотата.
Добиените прашоци треба внимателно да се идентификуваат и деагломерираат за да се гарантира еднообразно пакување и сигурно синтерување.
2.2 Ограничувања на синтерување и напредни пристапи на комбинација
Значајна тешкотија во керамичката конструкција на бор карбид е нејзината ковалентна сврзувачка природа и нискиот коефициент на самодифузија, кои сериозно ја ограничуваат згуснувањето при стандардно синтерување без притисок.
Исто така при приближување на температурите 2200 ° C, Со синтерување без притисок генерално се добиваат порцелани со 80– 90% со академска дебелина, оставајќи преостаната порозност што ја деградира механичката издржливост и балистичките перформанси.
За да го освоите ова, напредни техники на згуснување како што е топло туркање (HP) и топло изостатско туркање (КОЛК) се користат.
Топлото туркање применува едноаксијален стрес (најчесто 30– 50 MPa) на температури помеѓу 2100 ° C и 2300 ° C, промовирање на преуредување на фрагменти и пластична деформација, овозможувајќи надминување на дебелината 95%.
HIP уште повеќе го подобрува згуснувањето со примена на изостатски притисок на гасот (100– 200 MPa) по инкапсулација, елиминирање на затворените пори и постигнување речиси целосна густина со подобрена цврстина на пукнатини.
Адитиви како јаглерод, силикон, или поместување на метални бориди (на пр., ТиБ ДВЕ, CrB TWO) понекогаш се воведуваат во мали количини за да се зголеми синтерабилноста и да се спречи растот на зрната, иако тие може малку да ја минимизираат цврстината или ефикасноста на апсорпција на неутрони.
И покрај овие откритија, Слабоста на границата на зрното и внатрешната кршливост и понатаму се немилосрдни предизвици, конкретно под живи услови на товарење.
3. Механички дејства и перформанси при екстремни услови на оптоварување
3.1 Балистички системи за отпор и неуспех
Бор карбид е широко признат како врвен материјал за лесна балистичка заштита во панцирот, автомобил позлата, и заштита на авионот.
Неговата висока цврстина му овозможува правилно да се расипе и да ги искривува дојдовните проектили како што се куршуми и парчиња што пробиваат оклоп, дисипација на кинетичка моќ преку системи што се состојат од пукнатина, микрокрекање, и локална промена на сцената.
Сепак, бор карбид прикажува феномен наречен “аморфизација под шок,” каде, под удар со голема брзина (обично > 1.8 km/s), кристалната структура се распаѓа право во нарушена, аморфна фаза која нема носивост, што резултира со трагичен неуспех.
Оваа аморфизација предизвикана од притисок, забележано преку ин-situ рендгенски дифракција и ТЕМ студии, се припишува на распаѓањето на икозаедралните системи и синџирите C-B-C под екстремен стрес на смолкнување.
Напорите за ублажување на ова се состојат од подобрување на зрната, композитен стил (на пр., Б ЧЕТИРИ C-SiC), и површина покривање со свитливи челици за да се одложи пролиферацијата на фрактурата и да има фрагментација.
3.2 Отпорност на абење и индустриски апликации
Минатата одбрана, Отпорноста на абење на бор карбид го прави идеален за комерцијални апликации, вклучително и сериозно абење, како што се прскалките за пескарење, совети за сечење воден млаз, и медиуми за мелење.
Неговата цврстина значително ја надминува онаа на волфрам карбид и алумина, што доведува до продолжен животен век и минимизирани трошоци за одржување во производствени атмосфери со висока пропусност.
Елементите направени од бор карбид можат да работат под абразивни текови под висок притисок без брзо уништување, иако мора да се бара грижа за да се спречи термички шок и напрегања на истегнување во текот на постапката.
Неговата употреба во нуклеарни поставки дополнително ги достигнува компонентите отпорни на абење во системите за ракување со гас, каде што се потребни механичка цврстина и апсорпција на неутрони.
4. Стратешки апликации во нуклеарната, Воздухопловна, и новите технологии
4.1 Решенија за апсорпција на неутрони и заштита од радијација
Меѓу една од најважните невоени апликации на борниот карбид останува во атомската енергија, каде што служи како производ што апсорбира неутрони во контролните столбови, пелети за затворање, и структури за заштита од зрачење.
Поради големото богатство на изотопот 10 B (нормално ~ 20%, сепак може да се збогати со > 90%), бор карбид ефикасно ги фаќа термалните неутрони преку 10 B(n, а)седум Ли одговор, создавајќи алфа фрагменти и литиум јони кои лесно се содржани во производот.
Оваа реакција не е радиоактивна и генерира многу малку долготрајни нуспроизводи, правејќи го борниот карбид многу побезбеден и многу постабилен од алтернативите како кадмиум или хафниум.
Се користи во активатори на вода под притисок (PWRs), реактори за врела вода (BWRs), и истражувачки активатори, типично во форма на синтерувани пелети, облечени цевки, или композитни панели.
Неговата стабилност под неутронско зрачење и способноста да се одржуваат производи за фисија ја подобруваат безбедноста и безбедноста на активаторот и оперативниот долг животен век.
4.2 Воздухопловна, Термоелектрика, и идни материјални граници
Во воздушната, бор карбид е откриен за употреба во хиперсонични предни страни на автомобилот, каде што неговиот висок фактор на топење (~ 2450 ° C), намалена дебелина, и отпорноста на термички шок нудат предности во однос на металните легури.
Неговиот потенцијал во термоелектричните уреди доаѓа од високиот коефициент Seebeck и намалената топлинска спроводливост, овозможувајќи директна конверзија на отпадната топлина во електрична енергија во тешки атмосфери како што се сонди во длабока вселена или системи на нуклеарен погон.
Исто така, во тек е студија за да се воспостават композити базирани на бор карбид со јаглеродни наноцевки или графен за подобрување на цврстината и електричната спроводливост за мултифункционална архитектонска електроника.
Понатаму, неговите полупроводнички згради се користат во сензорни единици и детектори зацврстени со радијација за области и нуклеарни апликации.
Накратко, порцеланите со бор карбид стојат за материјал за основање на раскрсницата со екстремна механичка ефикасност, нуклеарен дизајн, и напредно производство.
Неговата единствена мешавина на ултра висока цврстина, намалена дебелина, а способноста за апсорпција на неутрони го прави незаменлив во одбранбените и нуклеарните модерни технологии, додека континуираното истражување останува да ја прошири својата енергија директно во воздушната, конверзија на енергија, и соединенија од следната генерација.
Како што се засилуваат стратегиите за рафинирање и се појавуваат нови композитни дизајни, борниот карбид сигурно ќе остане на водечката позиција во иновациите на материјалите за најпотребните технолошки пречки.
5. Дистрибутер
Напредна керамика основана во октомври 17, 2012, е високо-технолошки претпријатие посветено на истражување и развој, производство, обработка, продажба и технички услуги на керамички релативни материјали и производи. Нашите производи вклучуваат, но не ограничувајќи се на керамички производи од бор карбид, Керамички производи со бор нитрид, Керамички производи од силициум карбид, Керамички производи со силикон нитрид, Керамички производи со циркониум диоксид, итн. Ако сте заинтересирани, Ве молиме слободно контактирајте не.([email protected])
Тагови: Бор карбид, Борна керамика, Борон карбид керамика
Сите статии и слики се од Интернет. Ако има некакви проблеми со авторските права, ве молиме контактирајте со нас на време за да го избришете.
Прашајте не