די פּאַראַדאָקס פון באָראָן קאַרבידע: ופשליסן די עניגמאַ פון נאַטור ס לייטאַסט אַרמאָר סעראַמיק אַלומינאַ בריקס

באָראָן קאַרבידע סעראַמיקס: ינטראָודוסינג די וויסנשאפטלעכע פאָרשונג, פּראָפּערטיעס, און רעוואָלוטיאָנאַרי אַפּפּליקאַטיאָנס פון אַן אַלטראַ-האַרד אַוואַנסירטע מאַטעריאַל
1. הקדמה צו באָראָן קאַרבידע: א מאַטעריאַל אין די עקסטרעמעס

באָראָן קאַרבידע (ב ₄ סי) שטייט ווי איינער פון די מערסט אַמייזינג קינסטלעך פּראָדוקטן אנערקענט צו הייַנטצייַטיק פּראָדוקטן וויסנשאפטלעכע פאָרשונג, דיפערענשיייטאַד דורך זייַן פּלייסמאַנט צווישן די כאַרדאַסט מאַטעריאַלס אויף דער ערד, יקסידיד נאָר דורך דימענט און קוביק באָראָן ניטרידע.

(באָראָן קאַרבידע סעראַמיק)

ערשטער סינטאַסייזד אין די 19 יאָרהונדערט, באָראָן קאַרבידע האט אַקשלי יוואַלווד פון אַ לאַבאָראַטאָריע נייַגעריקייַט אין אַ יקערדיק עלעמענט אין הויך-פאָרשטעלונג פּלאַן סיסטעמען, שוץ ינאָווויישאַנז, און יאָדער אַפּלאַקיישאַנז.

זייַן ספּעציעל קאָמבינאַציע פון ​​עקסטרעם סאָלידיטי, רידוסט געדיכטקייַט, הויך נעוטראָן אַבזאָרפּשאַן קרייַז-אָפּטיילונג, און יקסעפּשאַנאַל כעמישער פעסטקייַט מאכט עס וויטאַל אין ינווייראַנמאַנץ ווו נאָרמאַל מאַטעריאַלס פאַלן קורץ.

דער אַרטיקל גיט אַ ברייט נאָך צוטריטלעך ויספאָרשונג פון באָראָן קאַרבידע סעראַמיקס, דייווינג אין זייַן אַטאָמישע סטרוקטור, סינטעז טעקניקס, מעטשאַניקאַל און פיזיש רעזידענטשאַל אָדער געשעפט פּראָפּערטיעס, און די פאַרשיידנקייַט פון אַוואַנסירטע אַפּלאַקיישאַנז וואָס ליווערידזש זייַן ויסערגעוויינלעך אַטריביוץ.

דער ציל איז צו בריק די פּלאַץ צווישן קליניש פארשטאנד און פּראַקטיש אַפּלאַקיישאַן, פאָרשלאָגן לייענער אַ טיף, אָרגאַניזירט פארשטאנד רעכט אין פּונקט ווי דעם אַמייזינג סעראַמיק מאַטעריאַל איז פורעמונג הייַנטצייַטיק טעכנאָלאָגיע.

2. אַטאָמישע סטרוקטור און יקערדיק כעמיע

2.1 קריסטאַל לאַטאַסווערק און בונדינג קעראַקטעריסטיקס

באָראָן קאַרבידע קריסטאַלייזיז אין אַ רהאָמבאָהעדראַל פריימווערק (שטח מאַנשאַפֿט R3m) מיט אַ קאָמפּליצירט מיטל צעל וואָס אַקאַמאַדייץ אַ בייַטעוודיק סטאָטשיאָמעטרי, נאָרמאַללי ריינדזשינג פון B ₄ C צו B ₁₀. פינף סי.

די גרונט יסוד פון דעם סטרוקטור זענען 12-אַטאָם יקאָסאַהעדראַ קאַמפּאָוזד לאַרגעלי פון באָראָן אַטאָמס, לינגקט דורך דריי-אַטאָם גלייַך קייטן וואָס פאַרברייטערן די קריסטאַל לאַטאַסווערק.

די יקאָסאַהעדראַ זענען העכסט פעסט קלאַסטערז ווי אַ רעזולטאַט פון שטאַרק קאָוואַלענט באַנדינג אין די באָראָן נעץ, בשעת די ינטער-יקאָסאַהעדראַל קייטן– טיפּיקלי מיט C-B-C אָדער B-B-B עריינדזשמאַנץ– שפּילן אַ קריטיש ראָלע אין גרינדן די מעטשאַניקאַל און דיגיטאַל רעזידענטשאַל פּראָפּערטיעס פון דעם מאַטעריאַל.

דעם ספּעציעל סטיל פירט צו אַ פּראָדוקט מיט אַ הויך גראַד פון קאָוואַלענט באַנדינג (איבער 90%), וואָס איז גלייַך אין באַשולדיקונג פון זייַן פענאָמענאַל סאָלידיטי און טערמאַל פעסטקייַט.

די וויזאַביליטי פון טשאַד אין די קייט זייטלעך ימפּרוווז אַרקאַטעקטשעראַל פעסטקייַט, נאָך ינגקאַנסיסטענסיז פון ידעאַל סטאָיטשיאָמעטרי קענען באַקענען פלאָז וואָס השפּעה מעטשאַניקאַל עפעקטיווקייַט און סינטעראַביליטי.

(באָראָן קאַרבידע סעראַמיק)

2.2 קאָמפּאָסיטיאָנאַל ירעגיאַלעראַטי און פלאָ כעמיע

ניט ענלעך עטלעכע סעראַמיקס מיט סטאָיטשיאָמעטרי, באָראָן קאַרבידע דיספּלייז אַ ברייט כאָומאַדזשיניאַטי מענגע, דערלויבט היפּש ווערייישאַן אין באָראָן-צו-טשאַד פאַרהעלטעניש אָן ינטערפירינג מיט די גאַנץ קריסטאַל פריימווערק.

דעם אַדאַפּטאַבילאַטי מאכט עס מעגלעך פֿאַר טיילערד פּראָפּערטיעס פֿאַר ספּעציפיש אַפּלאַקיישאַנז, כאָטש עס אויך גיט טשאַלאַנדזשיז אין פּראַסעסינג און עפעקטיווקייַט יונאַפאָרמאַטי.

פלאָז אַזאַ ווי טשאַד דוחק, באָראָן אָופּאַנינגז, און יקאָסאַהעדראַל דיסטאָרשאַנז זענען פּראָסט און קענען השפּעה כאַרדנאַס, פּלאַצן טאַפנאַס, און עלעקטריקאַל קאַנדאַקטיוואַטי.

פֿאַר בייַשפּיל, אונטער-סטאָיטשיאָמעטריק מייק-אַפּס (באָראַן-רייַך) טענד צו ויסשטעלונג גרעסער כאַרדנאַס אָבער מינאַמייזד בראָך טאַפנאַס, בשעת טשאַד-רייַך ווערייישאַנז קען ווייַזן ימפּרוווד סינטעראַביליטי אין די העצאָע פון ​​כאַרדנאַס.

פארשטאנד און רעגיאַלייטינג די פלאָז איז אַ קריטיש פאָקוס אין אַוואַנסירטע באָראָן קאַרבידע פאָרשונג, ספּאַסיפיקלי פֿאַר ענכאַנסינג עפעקטיווקייַט אין שילד און יאָדער אַפּלאַקיישאַנז.

3. סינטעז און פּראַסעסינג טעקניקס

3.1 הויפּט מאַנופאַקטורינג מעטהאָדס

באָראָן קאַרבידע פּודער איז מערסטנס באשאפן דורך הויך-טעמפּעראַטור קאַרבאָטהערמאַל רעדוקציע, אַ פּראָצעדור אין וואָס באָריק זויער (ה ₃ באָ דריי) אָדער באָראָן אַקסייד (ב צוויי אָ ₃) איז אפגערופן מיט טשאַד רעסורסן אַזאַ ווי ייל קאָקס אָדער האָלצקוילן אין אַן עלעקטריש קרייַזבויגן אויוון.

דער אָפּרוף האלט ווי קאַמפּלייז מיט:

ב צוויי אָ ₃ + 7C → 2B פיר C + 6CO (גאַז)

דעם פּראָצעס כאַפּאַנז אין טעמפּעראַטור לעוועלס וואָס גיין ווייַטער 2000 ° סי, רופן פֿאַר באַטייטיק ענערגיע אַרייַנשרייַב.

די ריזאַלטינג גראָב B FOUR C איז דערנאָך מילד און גערייניקט צו באַקומען באַפרייַען פון ריקערינג טשאַד און אַנריאַקטיד אַקסיידז.

אַלטערנאַטיווע טעקניקס אַרייַננעמען מאַגניזיאָטהערמיק רעדוקציע, לאַזער-אַססיסטעד סינטעז, און פּלאַזמע קרייַזבויגן סינטעז, וואָס צושטעלן בעסער קאָנטראָל איבער פראַגמענט גרייס און ריינקייַט אָבער זענען קאַמאַנלי לימיטעד צו קליין-וואָג אָדער ספּעציפיש פּראָדוקציע.

3.2 שוועריקייטן אין דענסינג און סינטערינג

איינער פון די מערסט וויכטיק טשאַלאַנדזשיז אין באָראַן קאַרבידע סעראַמיק פּראָדוקציע איז אַטשיווינג פול געדיכטקייַט רעכט צו זיין האַרט קאָוואַלענט באַנדינג און רידוסט זיך-דיפיוזשאַן קאָואַפישאַנט..

קאַנווענשאַנאַל פּרעשערלאַס סינטערינג אָפט רעזולטאַטן אין פּאָראָסיטי לעוועלס אויבן 10%, דראַסטיקלי סאַקאָנע מעטשאַניקאַל סטאַמינאַ און באַליסטיק עפעקטיווקייַט.

צו קאַנגקער דעם, פּראָגרעסיד דענסיפיקאַטיאָן טעקניקס זענען געניצט:

הייס פּושינג (HP): ינטיילז סיימאַלטייניאַס אַפּלאַקיישאַן פון וואַרעמקייַט (יוזשאַוואַלי 2000– 2200 ° סי )און וניאַקסיאַל דרוק (20– 50 מפּאַ) אין אַ ינערט אַמביאַנס, דזשענערייטינג נאָענט-טעאָרעטיש גרעב.

וואַרעם יסאָסטאַטיק דרינגלעך (לענד): ניצט הויך טעמפּעראַטור און יסאָטראָפּיק גאַז דרוק (100– 200 מפּאַ), רימוווינג ינער פּאָרעס און בוסטינג מעטשאַניקאַל פעסטקייַט.

אָנצינדן פּלאַזמאַ סינטערינג (SPS): ניצט פּולסעד גלייַך יגזיסטינג צו ראַפּאַדלי היץ אַרויף די פּודער סאָליד, ענייבאַלינג געדיכטקייַט ביי נידעריקער טעמפּעראַטור לעוועלס און פיל קירצער צייט, פּראַזערווינג פייַן קערל סטרוקטור.

אַדאַטיווז אַזאַ ווי טשאַד, סיליציום, אָדער יבעררוק מעטאַל באָרידעס זענען אָפט דערלאנגט צו העכערן קערל גרענעץ דיפיוזשאַן און בוסט סינטעראַביליטי, כאָטש זיי זאָל זיין זייער קערפאַלי רעגיאַלייטאַד צו בלייַבן קלאָר פון דעראָגאַטאָרי סאָלידיטי.

4. מעטשאַניקאַל און פיזיש וווינאָרט

4.1 יקסעפּשאַנאַל פעסטקייַט און טראָגן קעגנשטעל

באָראָן קאַרבידע איז באַרימט פֿאַר זייַן וויקקערס כאַרדנאַס, יוזשאַוואַלי וועריינג פון 30 צו 35 מיינונג פונט דורכשניטלעך, פּאַזישאַנינג עס צווישן די כאַרדאַסט באקאנט מאַטעריאַלס.

דעם שטרענג סאָלידיטי קאַנווערץ אין ימפּרעסיוו קעגנשטעל צו אַברייסיוו טראָגן, מאכן B FOUR C ויסגעצייכנט פֿאַר אַפּלאַקיישאַנז אַזאַ ווי סאַנדבלאַסטינג נאַזאַלז, רידוסינג מכשירים, און טראָגן פּלאַטעס אין מיינינג און נודנע ויסריכט.

די טראָגן מיטל אין באָראָן קאַרבידע ינוואַלווז מיקראָפראַקטשער און קערל ציען-אויס ווי קעגן צו פּלאַסטיק דיפאָרמיישאַן, אַ כאַראַקטעריסטיש פון שוואַך פּאָרצעלייַ.

פונדעסטוועגן, זייַן נידעריק פּלאַצן סטרדינאַס (געוויינטלעך 2.5– 3.5 מפּאַ · עם 1סט / צוויי) מאכט עס פּראָנע צו ברעכן פּראַפּאַגיישאַן אונטער השפּעה לאָודינג, ריקוויירינג אָפּגעהיט פּלאַן אין וויבראַנט אַפּלאַקיישאַנז.

4.2 נידעריק געדיכטקייַט און הויך דעטאַילס שטאַרקייט

מיט אַ געדיכטקייַט פון בעערעך 2.52 ג / סענטימעטער דריי, באָראָן קאַרבידע איז צווישן די לייטאַסט אַרקאַטעקטשעראַל פּאָרצעלייַ בנימצא, ניצן אַ היפּש נוץ אין וואָג-שפּירעוודיק אַפּלאַקיישאַנז.

דעם נידעריק געדיכטקייַט, ינקאָרפּערייטיד מיט הויך קאַמפּרעסיוו טאַפנאַס (איבער 4 גפּאַ), פירט צו אַ פענאָמענאַל דעטאַילס שטאַרקייַט (שטאַרקייַט-צו-געדיכטקייַט פּראָפּאָרציע), קריטיש פֿאַר אַעראָספּאַסע און שוץ סיסטעמען ווו דיקריסינג מאַסע איז וויטאַל.

פֿאַר בייַשפּיל, אין פּערזענלעך און פאָרמיטל פאנצער, B FOUR C אָפפערס פּרעמיע זיכערהייַט יעדער וואָג קאַנטראַסט צו שטאָל אָדער אַלומינאַ, אַלאַוינג לייטער, פיל מער רירעוודיק זיכערקייַט סיסטעמען.

4.3 טערמאַל און כעמישער פעסטקייַט

באָראָן קאַרבידע יגזיבאַץ פּרעכטיק טערמאַל פעסטקייַט, מיינטיינינג זייַן מעטשאַניקאַל האָמעס ווי פיל ווי 1000 ° C אין ינערט ינווייראַנמאַנץ.

עס האט אַ הויך מעלטינג פונט פון אַרום 2450 ° C און אַ רידוסט טערמאַל גראָוט קאָואַפישאַנט (~ 5.6 × 10 ⁻⁶/ ק), אַדינג צו גרויס טערמאַל קלאַפּ קעגנשטעל.

כעמישער, עס איז גאָר ימיון צו אַסאַדז (אַחוץ אַקסאַדייזינג אַסאַדז ווי HNO ₃) און ליקוואַפייד מעטאַלס, מאכן עס צונעמען פֿאַר נוצן אין שטרענג כעמישער אַטמאָספערעס און אַטאָמישע מאַכט געוויקסן.

אָבער, אַקסאַדיישאַן ווערט היפּש איבער 500 ° C אין לופט, פאָרמינג באָריק אַקסייד און טשאַד דייאַקסייד, וואָס קענען ברעכן אַראָפּ ייבערפלאַך געגנט ערלעכקייט איבער צייַט.

פּראַטעקטיוו לייַערס אָדער ינווייראַנמענאַל קאָנטראָל זענען אָפט פארלאנגט אין הויך-טעמפּעראַטור אַקסאַדייזינג פּראָבלעמס.

5. סוד אַפּפּליקאַטיאָנס און טעכניש ווירקונג

5.1 באַליסטיק זיכערהייט און שילד סאַלושאַנז

באָראָן קאַרבידע איז אַ קאָרנערסטאָון מאַטעריאַל אין הייַנטצייַטיק לייטווייט שילד ווייַל פון זיין אַניקוואַלד מישן פון פעסטקייַט און רידוסט גרעב.

עס איז וויידלי געניצט אין:

סעראַמיק פּלאַטעס פֿאַר גוף פאנצער (לעוועל ווו און יוו שוץ).

מאַשין שילד פֿאַר אַרמיי און פּאָליצייַ אַפּלאַקיישאַנז.

שוץ פון אַעראָפּלאַן און העליקאָפּטער קאַקפּיט.

אין קאַמפּאַזאַט שילד סיסטעמען, B ₄ C טיילז זענען קאַמאַנלי באַקט דורך פיברע-ריינפאָרסט פּאָלימערס (ע.ג., קעוולאַר אָדער UHMWPE) צו ווייקן אַרויף ריזידזשואַל קינעטיק ענערגיע נאָך די סעראַמיק שיכטע פראַקטשערז די פּראַדזשעקטאַל.

רעגאַרדלעסס פון זייַן הויך סאָלידיטי, ב פיר C קענען ונטערנעמענ זיך “אַמאָרפיזאַטיאָן” אונטער הויך-גיכקייַט פּראַל, אַ דערשיינונג וואָס לימאַץ זייַן פאָרשטעלונג קעגן זייער הויך-ענערגיע ריסקס, מאָוטאַווייטינג ריקערינג לערנען אין קאָמפּאָסיטע מאָדיפיקאַטיאָנס און כייבריד פּאָרצעלייַ.

5.2 נוקלעאַר פּלאַן און נעוטראָן אַבזאָרפּשאַן

צווישן די מערסט קריטיש דוטיז פון באָראָן קאַרבידע בלייבט אין יאָדער רעאַקטאָר קאָנטראָל און זיכערקייַט און זיכערהייט סיסטעמען.

רעכט צו דער הויך נעוטראָן אַבזאָרפּשאַן קרייַז-אָפּטיילונג פון די ¹⁰ ב יסאָטאָפּע (3837 באַרס פֿאַר טערמאַל נעוטראָן), B FOUR C איז געניצט אין:

קאָנטראָל ראַדז פֿאַר פּרעשערייזד וואַסער רעאַקטאָרס (PWRs) און בוילינג וואַסער רעאַקטאָרס (BWRs).

נעוטראָן פּראַטעקטינג טיילן.

נויטפאַל סיטואַציע קלאָוזשער סיסטעמען.

זיין פיייקייט צו אַרייַנציען נעוטראָן אָן באַטייטיק געשווילעכץ אָדער צעשטערונג אונטער יריידייישאַן מאכט עס אַ פייווערד פּראָדוקט אין יאָדער ינווייראַנמאַנץ..

דאך, העליום גאַז דור פון די ¹⁰ ב(n, א)⁷ לי אָפּרוף קענען אָנמאַכן ינער דרוק בויען און מיקראָקראַקקינג מיט צייט, נויטיק פאָרזיכטיק פּלאַן און טראַקינג אין לאַנג-טערמין אַפּלאַקיישאַנז.

5.3 ינדאַסטריאַל און ווער-קעגנשטעליק קאַמפּאָונאַנץ

ווייַטער פון פאַרטיידיקונג און יאָדער מארקפלעצער, באָראָן קאַרבידע געפינט פולשטענדיק באַניץ אין ינדאַסטריאַל אַפּלאַקיישאַנז וואָס רופן פֿאַר עקסטרעם טראָגן קעגנשטעל:

נאַזאַלז פֿאַר פּראָסט וואַטערדזשעט קאַטינג און סאַנדבלאַסטינג.

ליינינגז פֿאַר פּאַמפּס און שאַטאַפּס האַנדלינג האַרב סלערי.

רידוסינג מכשירים פֿאַר ניט-פעראַס פּראָדוקטן.

זיין כעמישער ינערטנאַס און טערמאַל פעסטקייַט לאָזן עס צו פירן רילייאַבלי אין פייַנדלעך כעמישער פּראַסעסינג אַטמאָספערעס ווו שטאָל מכשירים וואָלט זיכער געשווינד טראָגן אַוועק.

6. צוקונפֿט פּראַספּעקס און פאָרשונג לערנען פראָנטיער

די צוקונפֿט פון באָראָן קאַרבידע פּאָרסעלאַינס כינדזשיז אויף קאַנגקערינג זייַן ינטרינסיק ריסטריקשאַנז– דער הויפּט נידעריק פּלאַצן סטרדינאַס און אַקסאַדיישאַן קעגנשטעל– מיט אַוואַנסירטע קאָמפּאָסיטע סטיל און נאַנאָסטרוקטורינג.

פאָרשטעלן פאָרשונג לערנען אינסטרוקציעס צונויפשטעלנ זיך פון:

גראָוט פון B ₄ C-SiC, ב ₄ C-TiB ₂, און ב פיר C-CNT (טשאַד נאַנאָטוב) קאַמפּאַונדז צו בוסט שטאַרקייַט און טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי.

ינאָווויישאַנז פון ייבערפלאַך אָלטעריישאַן און פינישינג צו בוסט אַקסאַדיישאַן קעגנשטעל.

אַדאַטיוו פּראָדוקציע (3ד דרוקן) פון מעכירעס ב פיר C פּאַרץ ניצן בינדער דזשעטינג און ספּס סטראַטעגיעס.

ווי מאַטעריאַלס וויסנשאפטלעכע פאָרשונג בלייבט צו יוואַלוו, באָראָן קאַרבידע איז פּאַזישאַנד צו שפּילן אַן אפילו בעסער פונקציע אין ווייַטער-דור ינאָווויישאַנז, פון היפּערסאַניק לאָרי פּאַרץ צו ינאַווייטיוו יאָדער צונויפגיסן אַקטיווייטערז.

צו פאַרענדיקן, באָראָן קאַרבידע סעראַמיקס שטיין פֿאַר אַ שפּיץ פון קראַפטעד מאַטעריאַל עפעקטיווקייַט, ינטאַגרייטינג שטרענג פעסטקייַט, רידוסט גרעב, און ספּעציעל יאָדער רעזידענטשאַל פּראָפּערטיעס אין אַ איין מאַטעריע.

דורך קעסיידערדיק העכערונג אין סינטעז, האַנדלינג, און אַפּלאַקיישאַן, דעם אַמייזינג מאַטעריאַל האלט צו שטופּן די לימאַץ פון וואָס איז מעגלעך אין הויך-פאָרשטעלונג פּלאַן.

דיסטריביאַטער

אַוואַנסירטע סעראַמיקס געגרינדעט אויף אקטאבער 17, 2012, איז אַ הויך-טעק פאַרנעמונג באגאנגען צו דער פאָרשונג און אַנטוויקלונג, פּראָדוקציע, פּראַסעסינג, סאַלעס און טעכניש באַדינונגס פון סעראַמיק קאָרעוו מאַטעריאַלס און פּראָדוקטן. אונדזער פּראָדוקטן ינקלודז אָבער ניט לימיטעד צו באָראָן קאַרבידע סעראַמיק פּראָדוקטן, באָראָן ניטריד סעראַמיק פּראָדוקטן, סיליציום קאַרבידע סעראַמיק פּראָדוקטן, סיליציום ניטריד סעראַמיק פּראָדוקטן, סעראַמיק פּראָדוקטן פון זירקאָניום דייאַקסייד, אאז"ו ו. אויב איר זענט אינטערעסירט, ביטע פילן פריי צו קאָנטאַקט אונדז.([email protected])
טאַגס: באָראָן קאַרבידע, באָראָן סעראַמיק, באָראָן קאַרבידע סעראַמיק

אַלע אַרטיקלען און בילדער זענען פֿון דער אינטערנעץ. אויב עס זענען קיין קאַפּירייט ישוז, ביטע קאָנטאַקט אונדז אין צייט צו ויסמעקן.

אָנפרעג אונדז