Бор карбидын керамик: Шинжлэх ухааны судалгааг танилцуулж байна, Үл хөдлөх хөрөнгө, Хэт хатуу дэвшилтэт материалын хувьсгалт хэрэглээ
1. Бор карбидын тухай танилцуулга: Хэт туйлширсан материал
Бор карбид (B ₄ C) Орчин үеийн бүтээгдэхүүний шинжлэх ухааны судалгаагаар хүлээн зөвшөөрөгдсөн хамгийн гайхалтай хиймэл бүтээгдэхүүнүүдийн нэг юм, Дэлхий дээрх хамгийн хатуу материалын тоонд оршдогоороо ялгагдана, зөвхөн алмаз болон шоо борын нитридээр давсан.
(Бор карбидын керамик)
Анх 19-р зуунд нийлэгжсэн, Бор карбид нь үнэн хэрэгтээ лабораторийн сониуч зангаас өндөр хүчин чадалтай дизайны системийн чухал элемент болж хувирсан., хамгаалах инноваци, болон цөмийн хэрэглээ.
Энэ нь маш бат бөх байдлын онцгой хослол юм, нягтрал багассан, өндөр нейтрон шингээлтийн хөндлөн огтлол, мөн онцгой химийн тогтвортой байдал нь стандарт материалын дутагдалтай орчинд үүнийг амин чухал болгодог.
Энэ нийтлэлд борын карбидын керамикийн өргөн хүрээтэй, гэхдээ хүртээмжтэй хайгуулыг өгдөг, түүний атомын бүтцэд шумбах, синтезийн техник, орон сууцны болон арилжааны механик болон физик шинж чанарууд, болон түүний ер бусын шинж чанаруудыг ашигладаг төрөл бүрийн дэвшилтэт програмууд.
Зорилго нь эмнэлзүйн ойлголт ба практик хэрэглээний хоорондох зайг холбох явдал юм, уншигчдад гүн гүнзгий санал болгож байна, Энэхүү гайхамшигт керамик материал нь орчин үеийн технологийг хэрхэн бүрдүүлж байгаа талаар зохион байгуулалттай ойлголттой болсон.
2. Атомын бүтэц ба үндсэн хими
2.1 Кристал тор ба холболтын шинж чанарууд
Бор карбид нь ромбоэдр хэлбэрийн хүрээгээр талсждаг (талбайн баг R3m) хувьсах стехиометрийг багтаасан төвөгтэй төхөөрөмжийн үүртэй, ихэвчлэн B ₄ C-аас B ₁₀ хооронд хэлбэлздэг. ТАВ C.
Энэ бүтцийн үндсэн суурь нь ихэвчлэн борын атомуудаас бүрдэх 12 атомын икосаэдр юм., гурван атомын шулуун гинжээр холбогдож, болор торыг сунгадаг.
Икосаэдра нь борын сүлжээн дэх хүчтэй ковалент холболтын үр дүнд маш тогтвортой кластерууд юм., харин икосаэдр хоорондын хэлхээнүүд– ихэвчлэн C-B-C эсвэл B-B-B зохицуулалтыг агуулдаг– материалын механик болон дижитал орон сууцны шинж чанарыг бий болгоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Энэхүү онцгой хэв маяг нь ковалент холболтын өндөр түвшинтэй бүтээгдэхүүнийг хүргэдэг (дууссан 90%), Энэ нь түүний гайхалтай хатуулаг, дулааны тогтвортой байдлыг шууд хариуцдаг.
Гинжин дэх нүүрстөрөгчийн харагдах байдал нь архитектурын тогтвортой байдлыг сайжруулдаг, Гэсэн хэдий ч хамгийн тохиромжтой стехиометрийн үл нийцэл нь механик үр ашиг, шингээх чадварт нөлөөлдөг алдаануудыг үүсгэдэг.
(Бор карбидын керамик)
2.2 Найрлагын жигд бус байдал ба алдаа хими
Энэ нь стехиометрийн арчилгаа бүхий хэд хэдэн керамик эдлэлээс ялгаатай, борын карбид нь нэгэн төрлийн өргөн хүрээг харуулдаг, нийт болор бүтэцтэй хөндлөнгөөс оролцохгүйгээр бор-нүүрстөрөгчийн харьцааг мэдэгдэхүйц өөрчлөх боломжийг олгодог..
Энэхүү дасан зохицох чадвар нь тодорхой хэрэглээний шинж чанаруудыг тохируулах боломжийг олгодог, Хэдийгээр энэ нь боловсруулалт, үр ашгийг жигд байлгахад бэрхшээлтэй байдаг.
Нүүрстөрөгчийн дутагдал гэх мэт дутагдал, борын нүхнүүд, ба икосаэдр гажуудал нь нийтлэг бөгөөд хатуулагт нөлөөлдөг, хагарлын бат бөх байдал, ба цахилгаан дамжуулах чанар.
Жишээ нь, стехиометрийн дутуу будалт (бороор баялаг) Хагарлын бат бөх чанарыг багасгасан хэдий ч илүү хатуулагтай байх хандлагатай байдаг, нүүрстөрөгчөөр баялаг өөрчлөлтүүд нь хатуулгийн зардлаар шингэлэх чадварыг сайжруулж болно.
Эдгээр дутагдлыг ойлгож, зохицуулах нь борын карбидын дэвшилтэт судалгаанд чухал анхаарал хандуулдаг, ялангуяа бамбай болон цөмийн хэрэглээний үр ашгийг дээшлүүлэхэд зориулагдсан.
3. Синтез ба боловсруулалтын техник
3.1 Үйлдвэрлэлийн үндсэн аргууд
Бор карбидын нунтаг нь ихэвчлэн өндөр температурт карботермийн бууралтаар үүсдэг, борын хүчил агуулсан процедур (H ₃ BO ГУРАВ) эсвэл борын исэл (B ХОЁР O ₃) цахилгаан нуман зууханд газрын тосны кокс эсвэл нүүрс зэрэг нүүрстөрөгчийн нөөцөөр хариу үйлдэл үзүүлдэг.
Урвал нь дагаж мөрддөг:
B ХОЁР O ₃ + 7C → 2B ДӨРӨВ С + 6CO (хий)
Энэ үйл явц нь температураас хэтэрсэн түвшинд явагддаг 2000 ° C, их хэмжээний эрчим хүчний оролтыг шаарддаг.
Үүний дараа үүссэн түүхий B FOUR C-ийг тээрэмдэж, дахин давтагдах нүүрстөрөгч болон урвалд ороогүй исэлээс ангижруулахын тулд цэвэрлэнэ..
Альтернатив аргууд нь магнезиотермикийг багасгах явдал юм, лазерын тусламжтайгаар синтез, ба плазмын нумын синтез, Энэ нь фрагментийн хэмжээ, цэвэр байдлыг илүү сайн хянах боломжийг олгодог боловч ихэвчлэн жижиг хэмжээний эсвэл тусгай үйлдвэрлэлээр хязгаарлагддаг.
3.2 Нягтжуулах, синтерлэх явцад гарсан хүндрэлүүд
Бор карбидын керамик үйлдвэрлэлийн хамгийн чухал сорилтуудын нэг бол хатуу ковалент холбоо, өөрөө диффузийн коэффициентийг бууруулснаар бүрэн нягтралд хүрэх явдал юм..
Уламжлалт даралтгүй шингэлэх нь ихэвчлэн сүвэрхэг байдлын түвшингээс дээш гарахад хүргэдэг 10%, механик тэсвэр хатуужил, баллистик үр ашгийг эрс алдагдуулж байна.
Үүнийг даван туулахын тулд, дэвшилтэт нягтруулах арга техникийг ашиглаж байна:
Халуун түлхэлт (HP): Энэ нь дулааныг нэгэн зэрэг хэрэглэхийг шаарддаг (ихэвчлэн 2000– 2200 ° C )ба нэг тэнхлэгт даралт (20– 50 МПа) идэвхгүй орчинд, бараг онолын зузаан үүсгэх.
Дулаан изостатик шахалт (ХИП): Өндөр температур ба изотроп хийн стрессийг ашигладаг (100– 200 МПа), дотоод нүх сүвийг арилгах, механик тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлэх.
Spark Plasma Sintering (SPS): Нунтаг нягтыг хурдан халаахын тулд импульсийн шулууныг ашигладаг, бага температурын түвшинд, илүү богино хугацаанд нягтруулах боломжийг олгодог, нарийн ширхэгтэй бүтцийг хадгалах.
Нүүрстөрөгч зэрэг нэмэлт бодисууд, цахиур, Үр тарианы хилийн тархалтыг дэмжих, шингээх чадварыг нэмэгдүүлэх зорилгоор ээлжийн металл боридуудыг ихэвчлэн танилцуулдаг, Хэдийгээр тэдгээрийг доромжилсон хатуу байдлаас зайлсхийхийн тулд маш болгоомжтой зохицуулах ёстой.
4. Механик болон физикийн оршин суух газар
4.1 Онцгой бат бөх чанар ба элэгдэлд тэсвэртэй
Бор карбид нь Викерсийн хатуулагаараа алдартай, ихэвчлэн өөр өөр байдаг 30 руу 35 Дундаж оноо, мэдэгдэж байгаа хамгийн хатуу материалуудын дунд байрлуулах.
Энэхүү хатуу бат бөх чанар нь зүлгүүрийн элэгдэлд гайхалтай тэсвэртэй болж хувирдаг, Элс цацах хушуу зэрэг хэрэглээнд B FOUR C маш сайн болгодог, багасгах хэрэгсэл, уул уурхайн болон уйтгартай тоног төхөөрөмжид хавтан зүүж.
Бор карбидын элэгдлийн төхөөрөмж нь хуванцар хэв гажилтаас ялгаатай нь бичил хугарал, ширхэгийг сугалж авдаг., хэврэг шаазан эдлэлийн шинж чанар.
Гэсэн хэдий ч, түүний хагарлын бат бөх чанар бага (ихэвчлэн 2.5– 3.5 МПа · м 1ST / ХОЁР) нөлөөллийн ачааллын үед тархалтыг таслах хандлагатай болгодог, эрчимтэй хэрэглээнд болгоомжтой дизайн шаарддаг.
4.2 Бага нягтрал, өндөр нарийвчлалтай хүч чадал
Ойролцоогоор нягтралтай 2.52 г/см ГУРАВ, Бор карбид нь хамгийн хөнгөн архитектурын шаазануудын нэг юм, жинд мэдрэмтгий хэрэглээнд ихээхэн ашиг тусыг ашиглах.
Энэ бага нягтрал, шахалтын өндөр бат бөх чанарыг агуулсан (дууссан 4 GPA), гайхалтай нарийн ширийн хүч чадалд хүргэдэг (бат бэхийн нягтын харьцаа), массыг багасгах нь амин чухал байдаг сансар огторгуйн болон хамгаалалтын системүүдийн хувьд маш чухал.
Жишээ нь, хувийн болон тээврийн хэрэгслийн хуягт, B FOUR C нь ган эсвэл хөнгөн цагааны исэлээс ялгаатай жин тус бүрийн дээд зэргийн аюулгүй байдлыг санал болгодог, асаагуурыг зөвшөөрдөг, илүү хөдөлгөөнт аюулгүй байдлын системүүд.
4.3 Дулааны болон химийн тогтвортой байдал
Бор карбид нь маш сайн дулааны тогтвортой байдлыг харуулдаг, механик байшингаа аль болох их хэмжээгээр арчлах 1000 ° C идэвхгүй орчинд.
Ойролцоогоор өндөр хайлах цэгтэй 2450 ° C ба дулааны өсөлтийн коэффициент буурсан (~ 5.6 × 10 ⁻⁶/ К), дулааны цочролын эсэргүүцлийг нэмэгдүүлэх.
Химийн хувьд, хүчилд маш сайн дархлаатай (HNO ₃ зэрэг исэлдүүлэгч хүчлүүдээс бусад) болон шингэрүүлсэн металл, химийн хүчтэй уур амьсгал, атомын цахилгаан станцуудад ашиглахад тохиромжтой.
Гэсэн хэдий ч, исэлдэлт ихсэх болно 500 агаарт ° C, борын исэл ба нүүрстөрөгчийн давхар ислийг үүсгэдэг, цаг хугацааны явцад гадаргуугийн талбайн шударга байдлыг эвдэж болно.
Өндөр температурт исэлдүүлэх асуудалд хамгаалалтын давхарга эсвэл хүрээлэн буй орчны хяналтыг байнга шаарддаг.
5. Нууц хэрэглээ ба техникийн нөлөө
5.1 Баллистик хамгаалалт ба хамгаалалтын шийдэл
Бор карбид нь бат бөх чанар, зузааныг багасгадаг тул орчин үеийн хөнгөн бамбайн тулгын чулууны материал юм..
онд өргөн хэрэглэгддэг:
Биеийн хуягт зориулсан керамик хавтан (III ба IV түвшний хамгаалалт).
Арми, цагдаагийн хэрэглээнд зориулагдсан машины бамбай.
Нисдэг тэрэг, нисдэг тэрэгний бүхээгийн хамгаалалт.
Нийлмэл хамгаалалтын системд, B ₄ C хавтангууд нь ихэвчлэн шилэн бэхжүүлсэн полимерээр бэхлэгддэг (жишээ нь, Кевлар эсвэл UHMWPE) керамик давхарга нь сумыг хугалсны дараа үлдэгдэл кинетик энергийг шингээх.
Өндөр бат бөх чанараас үл хамааран, Б ДӨРӨВ С үүрэг гүйцэтгэж болно “аморфизм” өндөр хурдны нөлөөллийн дор, маш өндөр эрчим хүчний эрсдэлийн эсрэг түүний гүйцэтгэлийг хязгаарлах үзэгдэл, нийлмэл өөрчлөлтүүд болон эрлийз шаазан эдлэлийн талаар давтагдах судалгааг идэвхжүүлэх.
5.2 Цөмийн дизайн ба нейтрон шингээлт
Бор карбидын хамгийн чухал үүрэг бол цөмийн реакторын хяналт, аюулгүй байдал, хамгаалалтын систем юм..
¹⁰ В изотопын нейтрон шингээлтийн өндөр хөндлөн огтлолын улмаас (3837 дулааны нейтроны амбаар), B FOUR C-д хэрэглэгддэг:
Даралтат усны реакторын хяналтын саваа (PWRs) болон буцалж буй усны реакторууд (BWRs).
Нейтрон хамгаалах хэсгүүд.
Онцгой байдлын үед хаах систем.
Цацрагийн нөлөөн дор мэдэгдэхүйц хавдах, устгахгүйгээр нейтроныг шингээх чадвар нь түүнийг цөмийн орчинд хамгийн тохиромжтой бүтээгдэхүүн болгодог..
Гэсэн хэдий ч, ¹⁰ Б-аас гелийн хий үүсэх(n, а)⁷ Ли урвал нь дотоод даралт ихсэх, цаг хугацааны явцад бичил хагарал үүсгэдэг, урт хугацааны хэрэглээнд болгоомжтой дизайн хийх, хянах шаардлагатай.
5.3 Аж үйлдвэрийн болон элэгдэлд тэсвэртэй бүрэлдэхүүн хэсгүүд
Батлан хамгаалах, цөмийн зах зээлээс гадна, Бор карбид нь элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг шаарддаг үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд өргөн хэрэглэгддэг:
Барзгар усны урсгалтай зүсэх, элс цацах зориулалттай хушуу.
Хатуу зутантай харьцах шахуурга ба хаалтын доторлогоо.
Төмөр бус бүтээгдэхүүнд зориулсан багаж хэрэгслийг багасгах.
Түүний химийн идэвхгүй байдал, дулааны тогтвортой байдал нь ган багаж хэрэгсэл нь хурдан элэгдэх аюултай химийн боловсруулалтын орчинд найдвартай ажиллах боломжийг олгодог..
6. Ирээдүйн хэтийн төлөв ба судалгааны ажлын хил хязгаар
Бор карбидын шаазангийн ирээдүй нь түүний дотоод хязгаарлалтыг даван туулахаас хамаарна– ялангуяа хагарлын бат бөх чанар, исэлдэлтийн эсэргүүцэл багатай– дэвшилтэт нийлмэл хэв маяг, нано бүтэцтэй.
Одоогийн судалгааны ажлын чиглэлүүдээс бүрдэнэ:
B ₄ C-SiC-ийн өсөлт, B ₄ C-TiB ₂, болон B ДӨРВӨН C-CNT (нүүрстөрөгчийн нано хоолой) хүч чадал, дулаан дамжуулалтыг нэмэгдүүлэх нэгдлүүд.
Исэлдэлтийн эсэргүүцлийг нэмэгдүүлэхийн тулд гадаргуугийн өөрчлөлт, өнгөлгөөний шинэчлэл.
Нэмэлт үйлдвэрлэл (3D хэвлэх) байгууламжийн B ДӨРВӨН C хэсэг нь биндэр цацах болон SPS стратеги ашиглан.
Материалын шинжлэх ухааны судалгаа улам бүр хөгжсөөр байна, Бор карбид нь дараагийн үеийн инновацид илүү сайн үүрэг гүйцэтгэдэг, хэт авианы ачааны машины эд ангиас шинэлэг цөмийн хольц идэвхжүүлэгч хүртэл.
Дүгнэж хэлэхэд, бор карбидын керамик нь урласан материалын үр ашгийн оргилыг илэрхийлдэг, хатуу чанга байдлыг нэгтгэх, багассан зузаан, мөн нэг бодис дахь тусгай цөмийн орон сууцны үл хөдлөх хөрөнгө.
Синтезийг тасралтгүй ахиулах замаар, харьцах, болон өргөдөл, Энэхүү гайхалтай материал нь өндөр гүйцэтгэлтэй дизайн хийх боломжтой зүйлсийн хязгаарыг давсаар байна.
Дистрибьютер
Advanced Ceramics 10-р сард байгуулагдсан 17, 2012, нь судалгаа, хөгжүүлэлтийн төлөө тууштай өндөр технологийн аж ахуйн нэгж юм, үйлдвэрлэл, боловсруулах, керамик харьцангуй материал, бүтээгдэхүүний худалдаа, техникийн үйлчилгээ. Манай бүтээгдэхүүнд бор карбидын керамик бүтээгдэхүүнүүд орно, гэхдээ үүгээр хязгаарлагдахгүй, Бор нитридын керамик бүтээгдэхүүн, Цахиурын карбидын керамик бүтээгдэхүүн, Цахиурын нитридын керамик бүтээгдэхүүн, Цирконийн давхар ислийн керамик бүтээгдэхүүн, гэх мэт. Хэрэв та сонирхож байвал, бидэнтэй холбоо барина уу.([email protected])
Шошго: Бор карбид, Бор керамик, Бор карбидын керамик
Бүх нийтлэл, зургийг интернетээс авсан болно. Зохиогчийн эрхийн асуудал байвал, устгахын тулд бидэнтэй холбоо барина уу.
Биднээс асуугаарай