Bor karbid (B4C) bor və karbondan ibarət davamlı keramikadır. Bor karbid məlum olan ən sərt maddələrdən biridir, kubik Bor nitridi və almazdan sonra üçüncü yerdədir. Bu, tank zirehləri, gülləkeçirməz jiletlər və mühərrik təxribat tozları da daxil olmaqla müxtəlif mühüm tətbiqlərdə istifadə olunan kovalent materialdır. Əslində, müxtəlif sənaye tətbiqləri üçün üstünlük verilən materialdır. Bu məqalə Bor Karbidinin və onun üstünlüklərinin xülasəsini təqdim edir.

Bor Karbid tam olaraq nədir?

Bor Karbid ikosahedral əsaslı boridlərə xas olan kristal quruluşa malik mühüm kimyəvi birləşmədir. Bu birləşmə XIX əsrdə metal borid reaksiyalarının əlavə məhsulu kimi kəşf edilmişdir. Kimyəvi tərkibinin B4C olduğu təxmin edilən 1930-cu illərə qədər kimyəvi formulunun olduğu bilinmirdi. Maddənin rentgen kristalloqrafiyası göstərir ki, o, həm C-B-C zəncirindən, həm də B12 ikosaedrasından ibarət çox mürəkkəb bir quruluşa malikdir.

Bor Karbid həddindən artıq sərtliyə (Mohs şkalası üzrə 9,5-9,75), ionlaşdırıcı şüalanmaya qarşı dayanıqlığa, kimyəvi reaksiyalara qarşı müqavimətə və əla neytron qoruyucu xüsusiyyətlərə malikdir. Bor Karbidinin Vikers sərtliyi, elastik modulu və qırılma möhkəmliyi almazın sərtliyi ilə demək olar ki, eynidir.

Həddindən artıq sərtliyinə görə Bor Karbidinə "qara almaz" da deyilir. Yarımkeçirici xüsusiyyətlərə malik olduğu, elektron xassələrində üstünlük təşkil edən hoppanma tipli nəqliyyat olduğu göstərilmişdir. Bu p tipli yarımkeçiricidir. Həddindən artıq sərtliyinə görə o, aşınmaya davamlı texniki keramika materialı hesab olunur və onu digər son dərəcə sərt maddələrin emalı üçün əlverişli edir. Yaxşı mexaniki xassələri və aşağı xüsusi çəkisi ilə yanaşı, yüngül zireh hazırlamaq üçün idealdır.

Bor Karbid Keramika istehsalı

Bor karbid tozu kommersiya olaraq ya qaynaşma (bur anhidridin (B2O3) karbonla azaldılmasını nəzərdə tutur) və ya maqneziotermik reaksiya (karbon qara varlığında Bor anhidridinin maqnezium ilə reaksiyaya girməsinə səbəb olan) vasitəsilə istehsal olunur. Birinci reaksiyada məhsul əritmə qurğusunun mərkəzində böyük ölçüdə yumurta formalı topaq əmələ gətirir. Bu yumurta formalı material çıxarılır, əzilir və son istifadə üçün müvafiq taxıl ölçüsünə qədər üyüdülür.

Maqneziotermik reaksiya vəziyyətində, aşağı dənəvərliyə malik stoxiometrik Karbid birbaşa əldə edilir, lakin onun tərkibində 2%-ə qədər qrafit daxil olmaqla, çirkləri var. Kovalent bağlanmış qeyri-üzvi birləşmə olduğundan, Bor Karbid eyni vaxtda istilik və təzyiq tətbiq etmədən sinterləmək çətindir. Bu səbəbdən, Bor Karbid çox vaxt vakuum və ya inert atmosferdə yüksək temperaturda (2100–2200 °C) incə, təmiz tozların (2 m) isti preslənməsi ilə sıx formalara çevrilir.

Bor Karbidinin istehsalının başqa bir üsulu, Bor Karbidinin ərimə nöqtəsinə yaxın olan çox yüksək temperaturda (2300–2400 °C) təzyiqsiz sinterləmədir. Bu proses zamanı sıxlaşma üçün tələb olunan temperaturu azaltmağa kömək etmək üçün toz qarışığına alüminium oksidi, Cr, Co, Ni və şüşə kimi sinterləşdirmə köməkçiləri əlavə edilir.

Bor Karbid Keramikasının Tətbiqləri

Bor Karbid bir çox müxtəlif tətbiqlərə malikdir.

Bor karbid sürtmə və aşındırıcı vasitə kimi istifadə olunur.

Toz şəklində olan bor karbid, ultra sərt materialları emal edərkən yüksək sürətlə material çıxaran aşındırıcı və sürtmə agenti kimi istifadə üçün idealdır.

Bor Karbid keramika partlatma nozzilərinin istehsalı üçün istifadə olunur.

Bor Karbid aşınmağa son dərəcə davamlıdır, bu da onu sinterləndikdə nozziləri partlatmaq üçün əla material edir. Çox sərt aşındırıcı partlayıcı maddələrlə istifadə edildikdə beləkorund və silisium karbid kimi, partlayış gücü eyni qalır, minimal aşınma var və burunlar daha davamlıdır.

Bor Karbid balistik qoruyucu material kimi istifadə olunur.

Bor Karbid zirehli polad və alüminium oksidlə müqayisə edilə bilən ballistik qoruma təmin edir, lakin daha az çəki ilə. Müasir hərbi texnika aşağı çəki ilə yanaşı, yüksək sərtlik dərəcəsi, sıxılma gücü və yüksək elastiklik modulu ilə xarakterizə olunur. Bor Karbid bu tətbiq üçün bütün digər alternativ materiallardan üstündür.

Bor karbid neytron uducu kimi istifadə olunur.

Mühəndislikdə ən vacib neytron uducu nüvə reaktorunun idarə edilməsində Bor Karbid kimi istifadə edilən B10-dur.

Borun atom quruluşu onu effektiv neytron uducu edir. Xüsusilə, təbii bolluğunun təxminən 20%-də mövcud olan 10B izotopu yüksək nüvə en kəsiyinə malikdir və uranın parçalanma reaksiyası nəticəsində yaranan termal neytronları tuta bilir.

Neytronların udulması üçün nüvə dərəcəli bor karbid diski