Boron Carbide Ceramic: Fa'ailoaina ole Su'esu'ega Fa'asaienisi, Meatotino, ma Talosaga Revolutionary o se Ultra-Hard Advanced Material
1. Folasaga i Boron Carbide: O se Mea i Tulaga Aupito Sili
Boron carbide (B ₄ C) tu o se tasi o oloa faafoliga sili ona ofoofogia ua aloaia i oloa faaonaponei suesuega faasaienisi, 'ese'ese e ala i lona tu'u i totonu o mea sili ona faigata i le lalolagi, sili atu i le taimane ma le kupita boron nitride.
(Boron Carbide Ceramic)
Muamua na tuufaatasia i le 19 senituri, boron carbide ua tupu moni lava mai se suʻesuʻega suʻesuʻe saʻo i se elemene taua i faiga faʻatulagaina maualuga., puipuiga fou, ma talosaga faaniukilia.
O lona tu'ufa'atasiga fa'apitoa o le malosi tele, faaitiitia le mamafa, maualuga neutron absorption cross-vaega, ma tulaga ese le mautu o kemikolo e taua tele i totonu o si'osi'omaga e le maua ai mea masani.
O lenei tusiga o loʻo tuʻuina atu ai se suʻesuʻega lautele ae mafai ona maua o sima boron carbide, maulu i lona fausaga atomika, faiga fa'aopoopo, fa'ainisinia ma fa'aletino nofomau po'o mea fa'apisinisi, ma le 'ese'ese o fa'aoga maualuluga e fa'aogaina ai ona uiga fa'apitoa.
Ole fa'amoemoe ole fa'afeso'ota'i le avanoa ile va ole malamalama ile falema'i ma le fa'atinoga fa'atino, ofoina atu i le au faitau se loloto, malamalama fa'atulagaina sa'o i le auala tonu o lo'o fa'atulagaina ai e lenei mea sima mata'ina tekinolosi fa'aonaponei.
2. Atomic Structure ma Basic Chemistry
2.1 Latticework Crystal ma Uiga Sosoo
Boron carbide tioata i se auivi rhombohedral (vaega vaega R3m) fa'atasi ai ma se masini masini lavelave e fa'aogaina ai se stoichiometry fesuia'i, e masani lava mai le B ₄ C i le B ₁₀. LIMA C.
O le faavae autu o lenei fausaga o le 12-atom icosahedra e aofia ai le tele o boron atoms., feso'ota'i i filifili sa'o e tolu-atom e fa'alautele ai le latticework tioata.
O le icosahedra o fuifui mautu maualuga ona o se taunuuga o le malosi o le soʻotaga i totonu o le boron network., a o filifili inter-icosahedral– e masani ona iai fa'atonuga C-B-C po'o le B-B-B– faia se sao taua i le faʻatuina o mea tau masini ma numera fale nofoia.
O lenei sitaili faʻapitoa e taʻitaʻia ai se oloa e maualuga le maualuga o le faʻaogaina o le covalent (ua uma 90%), lea e pule sa'o i lona malosi tulaga ese ma le mautu o le vevela.
O le va'aia o le kaponi i nofoaga o filifili e fa'aleleia atili ai le mautu o le fausaga, ae o le le ogatasi mai le stoichiometry lelei e mafai ona fa'aalia ai ni fa'aletonu e a'afia ai le fa'aogaina o masini ma le fa'aogaina.
(Boron Carbide Ceramic)
2.2 Fa'aletonu Fa'atasi ma le Kemisi Fa'aletonu
E le pei o le tele o sima ma tausia lelei stoichiometry, boron carbide fa'aalia se fa'asologa tutusa lautele, fa'atagaina le tele o suiga i le fua fa'atatau o le boron-to-carbon e aunoa ma le fa'alavelaveina o le auivi tioata atoa.
O lenei fetuutuuna'i e mafai ai ona fa'atulagaina meatotino mo fa'aoga fa'apitoa, e ui lava o lo'o tu'uina mai ai fo'i ni lu'itau ile fa'agaioiga ma le lelei o le tutusa.
Fa'aletonu e pei ole le lava o le carbon, avanoa boron, ma fa'aletonu icosahedral e taatele ma e mafai ona a'afia ai le ma'a'a, malo maaa, ma conductivity eletise.
O lesi foi mea, fai-ups lalo-stoichiometric (mauoa boron) e foliga mai e sili atu le ma'a'a ae fa'aitiitia le malosi gau, a'o fesuiaiga o le kaponi e mafai ona faʻaalia ai le faʻaleleia atili o le sinterability i le faʻaaluina o le maaa.
O le malamalama ma le fa'atonutonuina o nei fa'aletonu ose mea taua tele lea ile su'esu'ega o le boron carbide, fa'apitoa mo le fa'aleleia atili o le fa'aogaina o talipupuni ma fa'aniukilia.
3. Fa'asologa ma Fa'agasologa Fa'agasologa
3.1 Metotia Gaosia Autu
Boron carbide pauta e tele lava ina fatuina e ala i le faʻaititia o le carbothermal maualuga, o se faiga e fa'aoso ai le boric acid (H ₃ BO TOLU) po'o le boron oxide (B LUA O ₃) e tali atu i punaoa kaponi e pei o le suau'u coke po'o malala i totonu o le ogaumu eletise.
O le tali e faʻaauau pea e pei ona tausisia:
B LUA O ₃ + 7C → 2B FA C + 6CO (kesi)
O lenei faiga e tupu i le maualuga o le vevela e sili atu 2000 °C, vala'au mo se fa'aoga malosi tele.
Ole fua ole B FOUR C ole a mae'a ona fa'amama ma fa'amama e aveese ai le kaponi faifaipea ma oxide e le'i fa'afefe..
O isi metotia e aofia ai le fa'aitiitiga magnesiothermic, fa'apipi'i fesoasoani leisa, ma le plasma arc synthesis, lea e maua ai le pulea lelei i luga ole lapo'a ma le mama ae e masani ona fa'atapula'a ile gaosiga la'ititi pe fa'apitoa.
3.2 Faigata i le Densification ma Sintering
Faatasi ai ma se tasi o luitau pito sili ona taua i le gaosiga o le sima boron carbide o le mauaina lea o le faʻamaʻaʻaina atoatoa ona o lona faʻamautu faʻatasi ma le faʻaitiitia o le faʻasalalauina o le tagata lava ia..
O le fa'alumaina e aunoa ma le mamafa e masani ona i'u ai i le maualuga o le porosity i luga 10%, e matua lamatia ai le malosi o masini ma le lelei o le polo.
Ina ia faatoilaloina lenei, o lo'o fa'aogaina auala fa'atumauina:
Tu'i vevela (HP): E aofia ai le fa'aoga tutusa o le mafanafana (masani 2000– 2200 °C )ma uniaxial pressure (20– 50 MPa) i se si'osi'omaga le mautonu, fa'atupuina le mafiafia latalata-a'oa'oga.
Oomi Isostatic mafanafana (HIPI): E fa'aaogaina le vevela maualuga ma le fa'amama kasa isotropic (100– 200 MPa), aveese pores totonu ma faʻamalosia le mautu faʻainisinia.
Spark Plasma Sintering (SPS): Fa'aaogā sa'o fa'ato'a pa'u o lo'o iai ina ia vave fa'avevela le pa'u pa'u, mafai ai ona fa'ama'a'ele'ele i tulaga maualalo o le vevela ma le tele o taimi pupuu, fa'asaoina le fausaga o saito lelei.
Fa'aopoopo e pei o le kaponi, silikoni, po'o sifi u'amea pito e masani ona tu'uina atu e fa'alauiloa ai le fa'asalalauina o tuā'oi o saito ma fa'ateleina ai le fa'aogaina, e ui lava e tatau ona fa'atulafonoina ma le fa'aeteete ina ia fa'amama le mautu fa'alumaluma.
4. Nofo Fa'ainisinia ma Fa'aletino
4.1 Malosi uigaese ma le Tete'e o La'ei
Boron carbide e taʻutaʻua mo lona maaa Vickers, e masani ona eseese mai 30 ia 35 togi averesi, fa'atulagaina i totonu o mea e sili ona faigata ona iloa.
O lenei malosi malosi e liua i le malosi o le tete'e i ofu abrasive, faia le B FA C e sili ona lelei mo fa'aoga pei ole fa'asuavai oneone, fa'aitiitiga meafaigaluega, ma ofuina ipu i le eliina ma masini fa'a'oa.
O le masini fa'aofuofu i le boron carbide e aofia ai le microfracture ma le tosoina o saito e ese mai le fa'aleagaina o palasitisi., o se uiga o poselela maaleale.
Ae ui i lea, o lona malosi ta'e maualalo (masani 2.5– 3.5 MPa · m 1ST / LUA) e faigofie ai ona malepe le fa'asolo i lalo o le fa'atupuina o uta, mana'omia le mamanu fa'aeteete i fa'aoga olaola.
4.2 Malosi maualalo ma Auiliiliga Maualuga Malosi
Faatasi ai ma se mafiafia e tusa 2.52 g/cm TOLU, boron carbide o se tasi o porcelains fausaga mama e maua, fa'aaogaina o se fa'amanuiaga tele i fa'aoga e fa'atatau i le mamafa.
O lenei density maualalo, tu'ufa'atasia ma le malosi compressive maualuga (ua uma 4 GPa), e taʻitaʻia ai se faʻamatalaga faʻapitoa malosi (vaega malosi-i-tele), taua mo le vateatea ma faiga puipuiga lea e taua ai le fa'aitiitia o le mamafa.
Faataitaiga, i ofu tau le tagata lava ia ma taavale, B FA C e ofoina atu le puipuiga malu ta'itasi mamafa e fa'atusatusa i le sila po'o le alumina, faatagaina mama, sili atu faiga saogalemu feaveai.
4.3 Malosi'a vevela ma Vailaau
O le Boron carbide o loʻo faʻaalia ai le mautu o le vevela, tausia o ona fale masini e pei o 1000 ° C i si'osi'omaga legai.
E maualuga lona tulaga liusuavai faataamilo 2450 ° C ma le fa'aitiitia o le fa'atupuina o le vevela (~ 5.6 × 10 ⁻⁶/ K), fa'aopoopo i le tete'e tele o le te'i vevela.
Fa'a kemikolo, e matua puipuia lava mai acids (se'i vagana ai vaila'au fa'ama'i e pei ole HNO₃) ma uamea liquified, ma fa'atatau mo le fa'aogaina i le ea fa'ama'i ma'ale'ale ma fale malosi atomika.
Peitai, fa'ama'i fa'ama'i ua fa'agata tele 500 ° C i le ea, faia le boric oxide ma carbon dioxide, lea e mafai ona talepe i lalo le fa'amaoni i luga ole laiga ile taimi.
La'ei puipui po'o le fa'atonutonuina o le si'osi'omaga e masani ona mana'omia i fa'afitauli fa'ama'i vevela maualuga.
5. Talosaga Lilo ma Aafiaga Fa'ainisinia
5.1 Talita Puipuiga ma Talita
Boron carbide o se mea maatulimanu i le talipupuni mama faʻaonapo nei ona o lona faʻafefiloi e le mafaatusalia o le mausali ma le faʻaitiitia o le mafiafia..
E fa'aaogaina lautele i totonu:
O ipu sima mo le ofutau o le tino (Laasaga III ma IV puipuiga).
Talita ta'avale mo talosaga a le 'au ma leoleo.
Puipuiga o vaalele ma helikopa.
I faiga talita tu'ufa'atasi, B ₄ C ta'ele e masani ona lagolagoina i polymers fa'amalosia fiber (e.g., Kevlar poʻo UHMWPE) e fa'asusu le malosi o le kinetic o totoe pe a uma ona gau e le lapisi sima le projectile.
E tusa lava po o le a le maualuga o le malosi, B E FA C e mafai ona faia “amorphization” i lalo o aafiaga maualuga-saosaoa, ose fa'alavelave e fa'atapula'aina ai lona fa'atinoga e fa'asaga i tulaga lamatia maualuga-malosi, fa'aosofia su'esu'ega faifaipea i suiga tu'ufa'atasi ma porcelains hybrid.
5.2 Fuafuaga faaniukilia ma le fa'aogaina ole neutron
Faatasi ai ma tiute sili ona taua a le boron carbide o loʻo tumau pea i le faʻatonutonuina o le reactor faaniukilia ma le saogalemu ma le saogalemu..
Ona o le maualuga o le fa'aogaina o le neutron i le vaeluaga o le ¹⁰ B isotope (3837 falesa mo neutrons vevela), B FA C o lo'o fa'aaogaina i:
La'au fa'atonu mo vai fa'amalo vai (PWRs) ma vai fa'apuna vai (BWRs).
Neutron vaega puipuia.
Faiga tapuni fa'alavelave fa'afuase'i.
O lona gafatia e faʻafefe ai neutrons e aunoa ma le fula tele poʻo le faʻaleagaina i lalo o le faʻavevelaina e avea ai ma oloa faʻapitoa i siosiomaga faaniukilia..
Ae ui i lea, fa'atupu kasa helium mai le ¹⁰ B(n, a)⁷ Li tali e mafai ona mafua ai le faʻatupuina o le mamafa i totonu ma microcracking i le taimi, mana'omia le fa'aeteete mamanu ma le mata'ituina i fa'aoga umi.
5.3 Vaega Alamanuia ma La'ei-Tetee
I tua atu o le puipuiga ma maketi faaniukilia, O le boron carbide o lo'o maua le fa'aoga atoatoa i mea tau alamanuia e mana'omia ai le malosi o le ofuina:
Nozzles mo le tipiina o le suavai talatala ma le fa'afefeteina o oneone.
Lisi mo pamu ma tapuni e fa'aogaina ai ma'ale'ale.
Fa'aitiitia mea faigaluega mo oloa e le o ni ferrous.
O lona le mautonu ma le faʻamautuina o le vevela e mafai ai ona faʻatinoina ma le faʻatuatuaina i totonu o le faʻaogaina o vailaʻau faʻafefe lea e mautinoa lava e vave alu ese meafaigaluega uamea..
6. Fa'amoemoega i le Lumana'i ma Su'esu'ega Su'esu'ega Tuaoi
O le lumanaʻi o boron carbide porcelains e faʻalagolago i le faʻatoʻilaloina o ana tapulaʻa– aemaise lava le mautu ma'a ta'eta'e ma tete'e fa'ama'i– fa'atasi ai ma sitaili tu'ufa'atasiga ma le nanostructuring.
O fa'atonuga su'esu'ega o lo'o iai nei e aofia ai:
Tuputupu ae o B ₄ C-SiC, B ₄ C-TiB ₂, ma B FA C-CNT (carbon nanotube) fa'aputuga e fa'atupu ai le malosi ma le fa'avevela vevela.
Suiga i luga ma faʻamaeʻaina mea fou e faʻamalosia ai le faʻamaʻi faʻamaʻi.
Fa'aopoopo gaosiga (3D lolomiga) o le fale B E FA C vaega e fa'aogaina ai le fa'apalapala fa'amau ma ta'iala SPS.
A'o fa'aauau pea su'esu'ega fa'asaienisi mea e fa'aleleia, boron carbide o loʻo faʻatulagaina e faia se galuega sili atu i le isi augatupulaga fou, mai vaega la'u hypersonic i mea fou e fa'afefiloi faaniukilia activators.
E faaiu atu ai, boron carbide ceramics e tu mo se tumutumuga lelei o meafaitino, tu'ufa'atasiga malosi, faaitiitia mafiafia, ma fale faaniukilia fa'apitoa e nonofo ai i totonu o se mea e tasi.
E ala i le alualu i luma faifaipea i le tuufaatasia, taulimaina, ma le faaaogaina, o lenei mea ofoofogia o loʻo faʻaauau pea ona tuleia le tapulaʻa o mea e mafai i le mamanu maualuga.
Fa'asoa
Advanced Ceramics na faavaeina ia Oketopa 17, 2012, o se pisinisi maualuga-tech tuuto atu i le suesuega ma atinae, gaosiga, faiga, fa'atauga ma 'au'aunaga fa'atekinisi o mea tau sima ma oloa. O a matou oloa e aofia ai ae le gata i Boron Carbide Ceramic Products, Boron Nitride Ceramic Products, Silicon Carbide Ceramic Products, Silicon Nitride Ceramic Products, Zirconium Dioxide Ceramic Products, ma isi. Afai e te fiafia, faamolemole lagona le saoloto e faafesootai matou.([email protected])
Fa'ailoga: Boron Carbide, Boron Ceramic, Boron Carbide Ceramic
O tala uma ma ata e mai le Initaneti. Afai e iai ni fa'afitauli o le puletaofia, faamolemole faafesootai matou i le taimi e tape ai.
Fesili mai ia i matou