Ceramics Boron Carbide: Soo bandhigida Cilmi-baarista Sayniska, Guryaha, iyo Codsiyada Kacaanka ee Qalabka Sare ee aadka u Adag
1. Hordhac Boron Carbide: Qalab ku yaal Extremes
boron carbide (B ₄ C) waxay u taagan tahay mid ka mid ah alaabooyinka macmalka ah ee ugu yaabka badan ee loo aqoonsaday badeecooyinka casriga ah ee cilmi baarista sayniska, lagu kala saaray meelaynta ka mid ah walxaha ugu adag Dunida, dhaaftay kaliya dheeman iyo boron nitride cubic.
(Booron Carbide Ceramic)
Markii ugu horeysay ee la sameeyay qarnigii 19aad, boron carbide dhab ahaantii waxa uu ka soo baxay xiisaha shaybaadhka oo noqday qayb muhiim ah oo ka mid ah hababka naqshadaynta waxqabadka sare., cusboonaysiinta ilaalinta, iyo codsiyada nukliyeerka.
Isku-dhafka gaarka ah ee adkeynta xad-dhaafka ah, cufnaanta la dhimay, nuugista sare ee neutron cross-section, iyo xasilloonida kiimikaad ee gaarka ah ayaa ka dhigaysa mid muhiim u ah deegaanka ay agabka caadiga ahi hoos u dhacaan.
Maqaalkani waxa uu siinayaa sahaminta ballaaran ee weli la heli karo ee ceramics boron carbide, quusinta qaab-dhismeedkeeda atomiga, farsamooyinka isku dhafan, mashiin iyo dhismo la deggan yahay ama ganacsi, iyo noocyada kala duwan ee codsiyada horumarsan ee ka faa'iidaysta sifooyinkeeda aan caadiga ahayn.
Hadafku waa in la isku xidho booska u dhexeeya fahamka kiliinikada iyo codsiga la taaban karo, siinta akhristayaasha qoto dheer, faham habaysan oo sax ah sida saxda ah ee alaabtan dhoobada ah ay u qaabaynayso tignoolajiyada casriga ah.
2. Qaab dhismeedka atomiga iyo kimisteriga aasaasiga ah
2.1 Shaqada Crystal Latticework iyo Astaamaha Isku xidhka
Kaarbiide boron ah waxay kristaalo ku samaysaa qaab-dhismeedka rhombohedral (kooxda deegaanka R3m) oo leh unug qalab adag oo ku habboon istichiometry variable, Caadi ahaan u dhaxaysa B ₄ C ilaa B ₀. SHAN C.
Aasaaska aasaasiga ah ee qaabkani waa 12-atom icosahedra oo ka kooban atomyada boron., oo ay ku xidhan yihiin silsilado toosan oo saddex-atom ah oo fidinaya xargaha muraayadda.
Icosahedra waa kooxo aad u xasilan taaso ka dhalatay isku xidhka xoogan ee shabakada boron, halka silsiladaha inter-icosahedral– sida caadiga ah ka kooban C-B-C ama qabanqaabada B-B-B– waxay door muhiim ah ka ciyaaraan samaynta qalabyada makaanikada iyo guryaha dhijitaalka ah.
Habkan gaarka ah wuxuu u horseedaa badeecad leh heer sare oo isku-xirnaan ah (dhaaftay 90%), kaas oo si toos ah masuul uga ah adkayntiisa ifafaale iyo xasiloonida kulaylka.
Muuqashada kaarboonka ee goobaha silsiladda waxay kor u qaadaysaa xasilloonida dhismaha, haddana iswaafaqla'aanta ka timaadda stoichiometry ee ku habboon waxay soo bandhigi kartaa cilladaha saameeya waxtarka farsamada iyo sinnaanta.
(Booron Carbide Ceramic)
2.2 Habacsanaanta Halabuurka iyo Kiimikada cilladaysan
Si ka duwan dhowr ceramics oo la daryeelay stoichiometry, boron carbide waxa uu soo bandhigayaa isku-xidhnaan balaadhan, Ogolaanshaha kala duwanaansho la taaban karo ee saamiga boron-ka-carbon iyada oo aan la faragelin wadarta qaabka crystal.
La qabsigani waxa uu suurtogal ka dhigayaa in guryaha loo habeeyey ee codsiyada gaarka ah, inkasta oo ay sidoo kale soo bandhigto caqabadaha habaynta iyo hufnaanta lebbiska.
Cilladaha sida kaarboon yaraanta, boron furid, iyo qalloocinta icosahedral waa wax caadi ah waxayna saameyn kartaa qallafsanaanta, dildilaac adag, iyo dhaqdhaqaaqa korantada.
Tusaale ahaan, isqurxin ka hooseeya stoichiometric (boron-hodan) waxay u muuqdaan inay muujiyaan adayg weyn si kastaba ha ahaatee waxay yareeyeen adkaanta jabka, halka kala duwanaanshiyaha kaarboonku hodanka ku yahay laga yaabo inay muujiyaan sinterability soo hagaagtay marka la eego kharashka engegnaanta.
Fahamka iyo nidaaminta cilladahan ayaa ah diiradda muhiimka ah ee cilmi-baarista sare ee boron carbide, gaar ahaan kor loogu qaado waxtarka gaashaanka iyo codsiyada nukliyeerka.
3. Farsamooyinka Habraaca iyo Habaynta
3.1 Hababka wax-soo-saarka ugu muhiimsan
Budada carbide ee boron waxaa inta badan lagu abuuraa hoos u dhigista karbothermal heerkulka sare, habraac ay ku jirto boric acid (H ₃ BO SADDEX) ama boron oxide (B LABA O ₃) waxaa loogu jawaabaa kheyraadka kaarboon sida kookaha saliidda ama dhuxusha ku jirta foornada dabka ee korontada ku shaqeysa.
Falcelintu way sii socotaa sida waafaqsan:
B LABA O ₃ + 7C → 2B AFAR C + 6CO (gaas)
Habkani wuxuu ku dhacaa heerarka heerkulka oo dhaafsiisan 2000 ° C, ku baaqaya gelinta tamarta muhiimka ah.
Natiijadu waa cayriin B AFAR C ka dib waa la shiiday oo la nadiifiyaa si looga takhaluso kaarboonka soo noqnoqda iyo oksaydhyada aan falcelinta lahayn..
Farsamooyinka beddelka ah waxaa ka mid ah dhimista magnesiothermic, laysugu caawiyay, iyo synthesis plasma, kuwaas oo si fiican u xakameynaya xajmiga jajabka iyo nadiifnimada si kastaba ha ahaatee waxay ku kooban yihiin wax soo saar yar ama mid gaar ah.
3.2 Dhibaatooyinka Cufnaanta iyo Sintering
Mid ka mid ah caqabadaha ugu muhiimsan ee soo saarista boron carbide dhoobada waa helitaanka cufnaanta buuxda sababtoo ah isku-xidhka adag ee isku-xidhka iyo hoos u dhaca isku-darka is-faafinta.
Cadaadis la'aanta caadiga ah waxay badanaa keentaa heerarka porosity ee ka sarreeya 10%, si ba'an u khatar gelinaya awoodda farsamada iyo waxtarka ballistic-ga.
Si aad tan u guulaysato, farsamooyinka cufnaanta horumaray ayaa la isticmaalaa:
Cadaadis Kulul (HP): Waxay keenaysaa in isku mar la isticmaalo diirimaadka (sida caadiga ah 2000– 2200 ° C )iyo cadaadiska uniaxial (20– 50 MPa) jawi aan firfircoonayn, abuurista dhumucda aragti dhow.
Cadaadiska Diiran ee Istatic (SIN): Waxay isticmaashaa heerkulka sare iyo cadaadiska gaaska isotropic (100– 200 MPa), ka saarida daloolada gudaha iyo xoojinta xasiloonida farsamada.
Spark Plasma Sintering (SPS): Isticmaala garaaca toosan ee jira si uu si degdeg ah u kululeeyo isku-dhafka budada ah, awood cufnaanta heerarka heerkulka hoose iyo waqtiyo aad u gaaban, ilaalinta qaab dhismeedka hadhuudh fiican.
Waxyaabaha lagu daro sida kaarboonka, silikon, ama borides biraha shift ayaa inta badan la soo bandhigaa si kor loogu qaado faafinta xadka hadhuudh iyo kor u sinterability, inkasta oo ay tahay in si taxadar leh loo habeeyo si ay uga fogaadaan adkaynta sharaf-darrada.
4. Degenaanshaha Makaanikada iyo Jirka
4.1 Adkeysi Gaar ah iyo Iska caabin Xiro
Boron carbide waxay caan ku tahay adkaanta Vickers, inta badan way ka duwan tahay 30 ku 35 Celceliska dhibcaha darajada, meelaynta ka mid ah walxaha ugu adag ee la yaqaan.
Adkayntan aadka u daran waxay isu beddeshaa iska caabin cajiib ah oo xidhmo xoqan ah, samaynta B AFAR C aad ugu fiican codsiyada sida sanbabada ciid-qarxinta, qalabka dhimista, oo xidho taarikada macdanta iyo qalabka caajiska ah.
Qalabka xirashada ee boron carbide wuxuu ku lug leeyahay jabka yar yar iyo soo saarista hadhuudhka oo ka soo horjeeda qallafsanaanta balaastikada, sifada poselains jilicsan.
Si kastaba ha ahaatee, adkaanta dildilaaca hoose (caadi ahaan 2.5– 3.5 MPa · m 1ST / LABA) waxay ka dhigtaa mid u nugul inay jebiso faafinta iyadoo la raacayo loading saamaynta, u baahan naqshad taxaddar leh ee codsiyada firfircoon.
4.2 Cufnaanta Hoose iyo Xoogga Faahfaahinta Sare
Iyada oo cufnaanta qiyaas ahaan 2.52 g/cm SADDEX, boron carbide waa mid ka mid ah boorsooyinka naqshadaha fudud ee la heli karo, iyadoo la isticmaalayo faa'iido la taaban karo ee codsiyada xasaasiga ah ee miisaanka.
Cufnaantan hoose, lagu daray adkeysi cadaadis sare leh (dhaaftay 4 GPA), waxay keentaa xoog tafaasiil cajiib ah (xoogga-ilaa-cufnaanta saamiga), muhiim u ah hawo-mareenka iyo nidaamyada ilaalinta halkaasoo hoos u dhaca baaxaddu ay muhiim u tahay.
Tusaale ahaan, hubka gaarka ah iyo gaadiidka, B AFAR C waxay bixisaa badbaado qaali ah miisaan kasta oo ka duwan birta ama aluminiumka, fududeeya, Nidaamyada badbaadada mobilada oo aad uga badan.
4.3 Dejinta kulaylka iyo Kiimikada
Boron carbide waxa ay muujisaa degganaansho heerkul sare ah, dayactirka guryahiisa makaanik ah sida ugu badan 1000 ° C ee deegaan aan firfircoonayn.
Waxay leedahay meel sare oo dhalaalaysa agagaarka 2450 ° C iyo korriinka kulaylka oo hoos u dhacay (~ 5.6 × 10 ⁻⁶/ K), ku daraysa iska caabin naxdin leh kulaylka weyn.
Kiimiko ahaan, aad bay uga hortagtaa aashitada (marka laga reebo asiidhyada oksidizing sida HNO ₃) iyo biraha dareeraha ah, taasoo ka dhigaysa mid ku habboon isticmaalka jawiga kiimikada daran iyo dhirta tamarta atomikada.
Si kastaba ha ahaatee, oksaydhisku wuxuu noqdaa mid aad u badan 500 ° C hawo, samaynta boric oxide iyo carbon dioxide, taas oo burburin karta aagga dusha daacadnimada wakhti ka dib.
Lakabyada ilaalinta ama xakamaynta deegaanka ayaa inta badan looga baahan yahay dhibaatooyinka oksaydhaynta heerkulka sare.
5. Codsiyada Qarsoon iyo Saamaynta Farsamada
5.1 Xalka Amniga iyo Difaaca Ballistic
Boron carbide waa shay ka mid ah gaashaanka khafiifka ah ee casriga ah sababtoo ah isku dhafka adag ee aan sinnayn iyo dhumucdiisa oo yaraatay..
Waxaa si weyn loo isticmaalaa in:
Taarikada dhoobada ee hubka jirka (Heerka III iyo IV ilaalinta).
Gaashaanka baabuurta ee codsiyada ciidamada iyo booliiska.
Ilaalinta diyaarada iyo helikabtarka.
Nidaamyada gaashaanka isku dhafan, Tiles B ₄ C waxaa inta badan lagu taageeraa polymers-ku-xoojisay fiber-ka (tusaale., Kevlar ama UHMWPE) si loo qooyo tamarta dhaqdhaqaaqa haraaga ka dib markii lakabka dhoobada uu jabo saadaasha.
Iyadoo aan loo eegin adkeyntiisa sare, B AFAR C ayaa qaban kara “amorphization” hoos saamaynta xawaaraha sare, dhacdo xaddidaysa waxqabadkeeda khataraha tamarta sare leh, dhiirigelinta daraasadda soo noqnoqota ee isbeddellada isku dhafan iyo dhoobada isku-dhafka ah.
5.2 Naqshadaynta Nukliyeerka iyo Nuugista Neutron
Ka mid ah boron carbide waajibaadkiisa ugu muhiimsan ayaa ah kantaroolka tamarta nukliyeerka iyo nidaamyada amniga iyo amniga.
Sababtoo ah nuugista neutron-ka sare ee qaybta ¹⁰ B isotope (3837 maqsin loogu talagalay neutrons kulaylka), B AFAR C ayaa loo isticmaalaa:
Ulaha lagu xakameeyo reaciyeyaasha biyaha la cadaadiyo (PWRs) iyo reactors biyaha karkaraya (BWRs).
Qaybaha ilaalinta Neutron.
Nidaamyada xidhitaanka xaaladda degdegga ah.
Awoodeeda in ay nuugto neutrons iyada oo aan barar la taaban karin ama burburin hoosta shucaaca ayaa ka dhigaysa badeecad la jecel yahay deegaanka nukliyeerka.
Si kastaba ha ahaatee, Jiilka gaaska helium ee ¹⁰ B(n, a)Dareen-celinta Li waxay keeni kartaa kor u kaca cadaadiska gudaha iyo microcracking waqti ka dib, lagama maarmaanka u ah naqshadaynta taxaddarka leh iyo dabagalka codsiyada muddada-dheer.
5.3 Warshadaha iyo Qaybaha u adkaysta xidhashada
Marka laga soo tago suuqyada difaaca iyo nukliyeerka, boron carbide waxay ka heshaa isticmaalka dhamaystiran ee codsiyada warshadaha iyagoo ku baaqaya iska caabin xad dhaaf ah:
Nozzles goynta biyaha jet qallafsan iyo ciid-qarxinta.
Dahaarka bambooyinku iyo kuwa daminaya ee wax ka qabta slurries daran.
Yaraynta agabka alaabada aan birta ahayn.
Kiimikaad la'aanteeda iyo xasilloonida kulaylkeeda ayaa u oggolaanaya inay si kalsooni leh ugu shaqeyso jawiga habaynta kiimikaad ee cadawtinimada leh halkaas oo qalabka birta ahi ay si dhakhso ah u baabi'i doonto.
6. Rajada Mustaqbalka iyo Cilmi-baarista Xuduudaha
Mustaqbalka boorsada boron-carbide waxay ku xidhan tahay in laga adkaado xannibaadaheeda– gaar ahaan adkaanta dildilaaca hooseeya iyo iska caabinta oksaydhka– oo leh qaab isku dhafan oo horumarsan iyo nanostructuring.
Tilmaamaha daraasadda cilmi-baarista ee hadda waxay ka kooban yihiin:
Kobaca B ₄ C-SiC, B ₄ C-TiB, iyo B AFAR C-CNT (kaarboon nanotube) xeryahooda si kor loogu qaado xoogga iyo dhaqdhaqaaqa kulaylka.
Wax ka beddelka dusha sare iyo dhammaystirka hal-abuurka cusub si kor loogu qaado caabbinta oksaydhka.
Wax-soo-saarka wax-soo-saarka (3D daabacaada) ee xarunta B AFAR C oo isticmaalaya jetting binder iyo xeeladaha SPS.
Maaddaama agabka cilmi-baadhista cilmi-baadhistu ay weli tahay inay horumarto, boron carbide waxay u taagan tahay inay ka ciyaarto shaqo ka sii fiican hal-abuurka soo socda, laga bilaabo qaybo ka mid ah gawaarida xamuulka qaada ilaa kuwa firfircoon ee isku darka nukliyeerka ee cusub.
In aan ku soo gunaanado, dhoobada boron carbide waxay u taagan tahay heerka ugu sarreeya ee waxtarka alaabta la farsameeyey, isku dhafka adag ee adag, dhumucdiisuna hoos u dhacday, iyo guryaha gaarka ah ee la dagan yahay ee nukliyeerka oo ku jira hal walax.
Iyadoo loo marayo horumarinta joogtada ah ee isku-dhafka, maaraynta, iyo codsi, alaabtan cajiibka ah waxay sii wadaa inay riixdo xadka waxa suurtagal ah ee naqshadaynta waxqabadka sare.
Qaybiyaha
Ceramics Advanced la aasaasay Oktoobar 17, 2012, waa shirkad tignoolajiyada sare leh oo ka go'an cilmi-baarista iyo horumarinta, wax soo saarka, farsamaynta, iibinta iyo adeegyada farsamada ee alaabta iyo qaraabada dhoobada. Alaabadayada waxaa ku jira laakiin aan ku xaddidnayn Alaabta dhoobada ah ee Boron Carbide, Alaabta dhoobada ee boron Nitride, Alaabta dhoobada ee Silicon Carbide, Alaabta dhoobada ee Silicon Nitride, Alaabta dhoobada ah ee Zirconium Dioxide, iwm. Hadii aad xiisaynayso, fadlan xor u noqo inaad nala soo xidhiidho.([email protected])
Tags: Boron Carbide, Boron Ceramic, Booron Carbide Ceramic
Dhammaan maqaallada iyo sawirradu waxay ka yimaadeen internetka. Haddii ay jiraan arrimo xuquuqda daabacaadda, fadlan nala soo xidhiidh wakhtiga aad tirtirayso.
na waydii