1. Kemistri Pataki ati Apẹrẹ Crystallographic ti Boron Carbide
1.1 Tiwqn Molecular ati eka Ẹka
(Boron Carbide seramiki)
Eroja boron (B KẸRIN C) duro bi ọkan ninu awọn ohun elo seramiki pataki ti iyalẹnu julọ ati imọ-ẹrọ nitori apapọ alailẹgbẹ rẹ ti iduroṣinṣin to lagbara, kekere sisanra, ati agbara gbigba neutroni alailẹgbẹ.
Kemikali, o jẹ nkan ti kii ṣe stoichiometric nipataki ti boron ati awọn ọta erogba, pẹlu agbekalẹ ti o dara julọ ti B ₄ C, botilẹjẹpe akopọ gidi rẹ le yatọ lati B ₄ C si B₁₀. KÚN C, ti n ṣe afihan ọpọlọpọ isokan nla ti ijọba nipasẹ awọn eto yiyan laarin lattice gara ti eka rẹ.
Ilana gara ti boron carbide wa lati eto rhombohedral (egbe aaye R3̄m), ṣe idanimọ nipasẹ nẹtiwọọki onisẹpo mẹta ti 12-atom icosahedra– awọn akojọpọ boron awọn ọta– ti a ti sopọ nipasẹ taara C-B-C tabi awọn ẹwọn C-C lẹgbẹẹ ipo onigun mẹta.
Awọn wọnyi nicosahedra, kọọkan ti o wa ninu 11 boron awọn ọta ati 1 erogba atomu (B₁ C), ti wa ni isokan pẹlu iṣọkan pẹlu agbara iyalẹnu B– B, B– C, ati C– C ìde, idasi si awọn oniwe-ìkan darí agbara ati ki o gbona aabo.
Hihan ti awọn ẹya polyhedral wọnyi ati awọn ẹwọn interstitial ṣafihan anisotropy ayaworan ati awọn iṣoro inu, eyiti o kan mejeeji awọn iṣesi ẹrọ ati awọn ile oni-nọmba ti ọja naa.
Ko dabi awọn tanganran ti o rọrun bi alumina tabi ohun alumọni carbide, faaji atomiki boron carbide ngbanilaaye fun irọrun iṣeto ni idaran, ṣiṣe ki o ṣee ṣe fun idasile abawọn ati sisan owo sisan ti o ni ipa lori iṣẹ rẹ labẹ aapọn ati aibalẹ ati itanna.
1.2 Awọn ibugbe ti ara ati Itanna ti o nwaye lati Isopọ Atomic
Nẹtiwọọki isọpọ covalent ni boron carbide nyorisi ọkan ninu awọn iye líle ti o ga julọ ti a mọ laarin awọn ohun elo sintetiki– keji nikan lati ruby ati onigun boron nitride– ojo melo orisirisi lati 30 si 38 Iwọn ojuami ite lori iwọn iduroṣinṣin Vickers.
Awọn sisanra rẹ ti dinku pupọ (~ 2.52 g/cm mefa), ṣiṣe ni ayika 30% fẹẹrẹfẹ ju alumina ati fere 70% fẹẹrẹfẹ ju irin, Anfani pataki ni awọn ohun elo ifamọ iwuwo gẹgẹbi asà kọọkan ati awọn ẹya aerospace.
Boron carbide ṣe afihan ailagbara kẹmika ti o tayọ, idasesile idasesile nipasẹ ọpọlọpọ awọn acids ati antacids ni ipele iwọn otutu aaye, biotilejepe o le oxidize lori 450 ° C ni afẹfẹ, ṣiṣẹda boric oxide (B ₂ O MEFA) ati co2, eyiti o le ba iṣotitọ igbekalẹ ni awọn eto oxidative otutu-giga.
O ni bandgap nla kan (~ 2.1 eV), tito lẹšẹšẹ bi semikondokito pẹlu awọn ohun elo ti o pọju ni awọn ẹrọ itanna iwọn otutu ati awọn aṣawari itankalẹ.
Siwaju sii, olùsọdipúpọ Seebeck ti o ga ati idinku igbona ti o dinku jẹ ki o jẹ oludije fun iyipada agbara thermoelectric, paapaa ni awọn agbegbe ti o lagbara nibiti awọn ohun elo ibile ba kuna.
(Boron Carbide seramiki)
Ọja naa tun ṣe afihan gbigba neutroni lasan nitori gbigba neutroni giga ti abala agbelebu ¹⁰ B isotope (nipa 3837 abà fun gbona neutroni), Rendering o pataki ni iparun riakito Iṣakoso ọpá, aabo, ati awọn eto aaye ibi ipamọ gaasi ti a ṣe idoko-owo.
2. Akopọ, Mimu, ati Idiwo ni Densification
2.1 Isejade Iṣẹ ati Awọn ọna Ikole Powder
Boron carbide ti wa ni ibebe ṣẹda pẹlu iwọn otutu-giga carbothermal idinku ti boric acid (H ₃ BO₃) tabi boron oxide (B ₂ O MARUN) pẹlu erogba oro bi epo coke tabi eedu ni itanna arc igbona nṣiṣẹ lori 2000 ° C.
Idahun si tẹsiwaju bi: 2B MEJI O MEJI + 7C → B KẸRIN C + 6CO, ti o npese isokuso, awọn lulú igun ti o nilo ọlọ nla lati ṣaṣeyọri awọn iwọn ajẹkù submicron ti o yẹ fun mimu seramiki.
Awọn ipa ọna isọpọ omiiran pẹlu isọdọtun iwọn otutu ti ara ẹni (SHS), ifasilẹ oru kẹmika ti ina lesa (CVD), ati awọn ilana iranlọwọ pilasima, eyiti o lo iṣakoso to dara julọ lori stoichiometry ati morphology ajẹku sibẹsibẹ ko ni iwọn fun lilo ile-iṣẹ.
Nitori iduroṣinṣin rẹ ti o lagbara, lilọ boron carbide ọtun sinu awọn lulú nla jẹ agbara-agbara ati jẹ ipalara si ibajẹ lati awọn media grating, demanding lilo boron carbide-ila Mills tabi polymeric lilọ iranlowo lati bojuto awọn ti nw.
Awọn powders ti o yọrisi yẹ ki o ṣe idanimọ ni pẹkipẹki ati deagglomerated lati ṣe iṣeduro iṣakojọpọ aṣọ ati isunmọ igbẹkẹle.
2.2 Awọn idiwọn Sintering ati Awọn ọna Isopọpọ Ilọsiwaju
Iṣoro pataki kan ni ikole seramiki boron carbide jẹ iseda isọpọ covalent rẹ ati alasọdipupo kaakiri ara ẹni kekere, eyi ti o ṣofintoto idinwo densification nigba boṣewa pressureless sintering.
Paapaa ni awọn iwọn otutu ti o sunmọ 2200 ° C, Sintering ti ko ni titẹ ni gbogbogbo n ṣe awọn tanganran pẹlu 80– 90% ti omowe sisanra, nlọ péye porosity ti o degrades darí stamina ati ballistic išẹ.
Lati ṣẹgun eyi, ilọsiwaju densification imuposi bi gbona titari (HP) ati ki o gbona isostatic titari (HIP) ti wa ni lilo.
Titari gbigbona kan wahala uniaxial (nigbagbogbo 30– 50 MPa) ni awọn iwọn otutu laarin 2100 ° C ati 2300 ° C, igbega atunto ajẹkù ati ṣiṣu abuku, gbigba sisanra koja 95%.
HIP paapaa diẹ sii ṣe ilọsiwaju iwuwo nipa lilo titẹ gaasi isostatic (100– 200 MPa) lẹhin encapsulation, imukuro awọn pores pipade ati wiwa iwuwo ti o sunmọ-ni kikun pẹlu imudara si lile kiraki.
Awọn afikun bi erogba, ohun alumọni, tabi yi lọ yi bọ irin borides (f.eks., TiB MEJI, CrB MEJI) ti wa ni ma ṣe ni kekere oye akojo lati se alekun sinterability ati ki o di ọkà idagbasoke, bi o tilẹ jẹ pe wọn le dinku iduroṣinṣin tabi ṣiṣe gbigba neutroni diẹ.
Pelu awon aseyori, ailera aala ọkà ati brittleness ojulowo tẹsiwaju lati jẹ awọn italaya ailopin, pataki labẹ awọn ipo ikojọpọ larinrin.
3. Awọn iṣe ti ẹrọ ati Iṣe Labẹ Awọn ipo Ikojọpọ Gidigidi
3.1 Ballistic Resistance ati Ikuna Systems
Boron carbide jẹ mimọ lọpọlọpọ bi ohun elo alakoko fun aabo ballistic iwuwo fẹẹrẹ ni ihamọra ara, ifibọ ọkọ ayọkẹlẹ, ati aabo ofurufu.
Iduroṣinṣin giga rẹ jẹ ki o bajẹ daradara ati jagun awọn iṣẹ akanṣe ti nwọle gẹgẹbi awọn ọta ibọn lilu ati awọn ege., dissipating kainetik agbara nipasẹ awọn ọna šiše ti o wa ninu kiraki, microcracking, ati iyipada ipele agbegbe.
Sibẹsibẹ, boron carbide han a lasan ti a npe ni “amorphization labẹ mọnamọna,” ibo, labẹ ga-iyara ikolu (nigbagbogbo > 1.8 km/s), awọn kirisita be fi opin si ọtun sinu a disordered, amorphous alakoso ti ko ni fifuye-ara agbara, Abajade ni ikuna nla.
Amorphization ti o ni titẹ titẹ yii, ṣe akiyesi nipasẹ itusilẹ X-ray ni ipo ati awọn ẹkọ TEM, ti wa ni ikasi si didenukole ti awọn eto icosahedral ati awọn ẹwọn C-B-C labẹ aapọn rirẹ pupọ..
Awọn igbiyanju lati dinku eyi ni ilọsiwaju ọkà, ara apapo (f.eks., B KẸRIN C-SiC), ati agbegbe ti o bo pẹlu awọn irin pliable lati ṣe idaduro isodipupo fifọ ati ni pipin.
3.2 Wọ Resistance ati Industrial Awọn ohun elo
Idaabobo ti o ti kọja, boron carbide's abrasion resistance jẹ ki o jẹ apẹrẹ fun awọn ohun elo iṣowo pẹlu yiya ti o lagbara, gẹgẹ bi awọn nozzles sandblasting, omi ofurufu gige awọn italolobo, ati lilọ media.
Iduroṣinṣin rẹ ga ju ti tungsten carbide ati alumina lọ, ti o yori si igbesi aye gigun ati idinku awọn idiyele itọju ni awọn agbegbe iṣelọpọ ti iṣelọpọ giga.
Awọn eroja ti a ṣe lati boron carbide le ṣiṣẹ labẹ awọn ṣiṣan abrasive giga-giga laisi iparun ni kiakia, botilẹjẹpe itọju gbọdọ nilo lati ṣe idiwọ mọnamọna gbona ati awọn aapọn fifẹ lakoko ilana.
Lilo rẹ ni awọn eto iparun ni afikun si awọn paati sooro asọ ninu awọn eto mimu gaasi, nibiti agbara ẹrọ ati gbigba neutroni jẹ mejeeji nilo.
4. Awọn ohun elo ilana ni iparun, Ofurufu, ati Nyoju Technologies
4.1 Gbigba Neutroni ati Awọn solusan Idabobo Radiation
Lara ọkan ninu awọn ohun elo pataki ti kii ṣe ologun ti boron carbide wa ninu agbara atomiki, nibiti o ti n ṣiṣẹ bi ọja gbigba neutroni ni awọn ọpa iṣakoso, bíbo pellets, ati Ìtọjú shielding ẹya.
Nitori ọrọ giga ti isotope ¹⁰ B (deede ~ 20%, sibẹsibẹ le ti wa ni idarato to > 90%), boron carbide daradara mu awọn neutroni gbona nipasẹ ¹⁰ B(n, a)meje Li idahun, ṣiṣẹda awọn ajẹkù alpha ati awọn ions litiumu ti o wa ni irọrun laarin ọja naa.
Ihuwasi yii kii ṣe ipanilara ati pe o ṣe agbejade awọn ọja ti o wa laaye pipẹ pupọ, ṣiṣe boron carbide ni aabo pupọ ati iduroṣinṣin pupọ ju awọn omiiran bi cadmium tabi hafnium.
O ti wa ni lilo ti ni pressurized omi activators (PWRs), farabale omi reactors (BWRs), ati iwadi activators, ojo melo ni awọn fọọmu ti sintered pellets, aṣọ tubes, tabi apapo paneli.
Iduroṣinṣin rẹ labẹ itanna neutroni ati agbara lati ṣetọju awọn ọja fission mu ailewu activator ati aabo ati igbesi aye iṣẹ ṣiṣe..
4.2 Ofurufu, Awọn itanna eletiriki, ati Future elo Furontia
Ni aerospace, boron carbide ti wa ni awari fun lilo ninu hypersonic ọkọ ayọkẹlẹ asiwaju awọn ẹgbẹ, ibi ti awọn oniwe-ga yo ifosiwewe (~ 2450 ° C), dinku sisanra, ati ki o gbona mọnamọna resistance pese awọn anfani lori irin alloys.
Agbara rẹ ninu awọn ohun elo thermoelectric wa lati olusọdipúpọ Seebeck giga rẹ ati idinku igbona ina, muu iyipada taara ti igbona egbin sinu agbara itanna ni awọn oju-aye ti o lagbara gẹgẹbi awọn iwadii aaye-jinlẹ tabi awọn eto agbara iparun.
Ikẹkọ tun n lọ lọwọ lati ṣe agbekalẹ awọn akojọpọ ti o da lori boron carbide pẹlu awọn nanotubes erogba tabi graphene lati jẹki lile ati adaṣe itanna fun ẹrọ itanna ayaworan multifunctional.
Siwaju sii, Awọn ile semikondokito rẹ ti wa ni ilodisi ni awọn ẹya imọ-iṣan lile-lile ati awọn aṣawari fun agbegbe ati awọn ohun elo iparun.
Ni atunṣe, boron carbide porcelains duro fun ohun elo ipile ni ipade ti iṣẹ ṣiṣe ẹrọ to gaju, iparun oniru, ati iṣelọpọ ilọsiwaju.
Awọn oniwe-ọkan-ti-a-ni irú illa ti olekenka-ga solidity, dinku sisanra, ati agbara gbigba neutroni jẹ ki o ṣe aropo ni aabo ati awọn imọ-ẹrọ igbalode iparun, lakoko ti iwadii lilọsiwaju wa lati faagun agbara rẹ ni ẹtọ si oju-ofurufu, iyipada agbara, ati tókàn-iran agbo.
Bi awọn ilana isọdọtun ṣe alekun ati awọn apẹrẹ akojọpọ tuntun ti farahan, boron carbide yoo dajudaju wa ni eti iwaju ti ĭdàsĭlẹ ohun elo fun awọn idiwọ imọ-ẹrọ ti o nilo julọ..
5. Olupinpin
To ti ni ilọsiwaju Seramics da lori October 17, 2012, jẹ ile-iṣẹ imọ-ẹrọ giga ti o ṣe adehun si iwadii ati idagbasoke, iṣelọpọ, processing, tita ati imọ awọn iṣẹ ti seramiki ojulumo ohun elo ati awọn ọja. Awọn ọja wa pẹlu ṣugbọn kii ṣe opin si Awọn ọja seramiki Boron Carbide, Awọn ọja seramiki boron Nitride, Awọn ọja seramiki Silicon Carbide, Awọn ọja seramiki Silicon Nitride, Awọn ọja seramiki Dioxide Zirconium, ati be be lo. Ti o ba nife, jọwọ lero free lati kan si wa.([email protected])
Awọn afi: Boron Carbide, Boron seramiki, Boron Carbide seramiki
Gbogbo awọn nkan ati awọn aworan wa lati Intanẹẹti. Ti o ba wa eyikeyi awọn ọran aṣẹ lori ara, jọwọ kan si wa ni akoko lati parẹ.
Beere wa