Mae boron Carbide (B4C) yn serameg wydn sy'n cynnwys boron a charbon. Boron Carbide yw un o'r sylweddau anoddaf y gwyddys amdano, ac mae'n drydydd y tu ôl i Boron nitrid ciwbig a diemwnt. Mae'n ddeunydd cofalent a ddefnyddir mewn amrywiaeth o gymwysiadau hanfodol, gan gynnwys arfwisg tanciau, festiau atal bwled, a phowdrau sabotage injan. Mewn gwirionedd, dyma'r deunydd a ffefrir ar gyfer amrywiaeth o gymwysiadau diwydiannol. Mae'r erthygl hon yn rhoi crynodeb o Boron Carbide a'i fanteision.

Beth yn union yw Boron Carbide?

Mae boron Carbide yn gyfansoddyn cemegol hanfodol gyda strwythur grisial sy'n nodweddiadol o boridau sy'n seiliedig ar icosahedral. Darganfuwyd y cyfansoddyn yn y bedwaredd ganrif ar bymtheg fel sgil-gynnyrch o adweithiau borid metel. Nid oedd yn hysbys bod ganddo fformiwla gemegol tan y 1930au, pan amcangyfrifwyd mai ei gyfansoddiad cemegol oedd B4C. Mae crisialeg pelydr-X y sylwedd yn dangos bod ganddo strwythur cymhleth iawn sy'n cynnwys cadwyni C-BC a B12 icosahedra.

Mae gan Boron Carbide galedwch eithafol (9.5-9.75 ar raddfa Mohs), sefydlogrwydd yn erbyn ymbelydredd ïoneiddio, ymwrthedd i adweithiau cemegol, a phriodweddau cysgodi niwtronau rhagorol. Mae caledwch Vickers, y modwlws elastig, a chaledwch torri asgwrn y boron carbid bron yr un fath â rhai diemwnt.

Oherwydd ei galedwch eithafol, cyfeirir at Boron Carbide hefyd fel "diemwnt du." Dangoswyd hefyd ei fod yn meddu ar briodweddau lled-ddargludol, gyda chludiant tebyg i hercian yn dominyddu ei briodweddau electronig. Mae'n lled-ddargludydd math-p. Oherwydd ei galedwch eithafol, fe'i hystyrir yn ddeunydd ceramig technegol sy'n gwrthsefyll traul, gan ei wneud yn addas ar gyfer prosesu sylweddau hynod galed eraill. Yn ychwanegol at ei briodweddau mecanyddol da a disgyrchiant penodol isel, mae'n ddelfrydol ar gyfer gwneud arfwisg ysgafn.

Cynhyrchu Boron Carbide Ceramics

Mae powdr boron Carbid yn cael ei gynhyrchu’n fasnachol naill ai drwy ymasiad (sy’n golygu lleihau boron anhydride (B2O3) â charbon) neu adwaith magnesiothermig (sy’n golygu achosi i Boron anhydrid adweithio â magnesiwm ym mhresenoldeb carbon du). Yn yr adwaith cyntaf, mae'r cynnyrch yn ffurfio lwmp siâp wy sizable yng nghanol y mwyndoddwr. Mae'r deunydd siâp wy hwn yn cael ei dynnu, ei falu, ac yna ei falu i'r maint grawn priodol i'w ddefnyddio'n derfynol.

Yn achos yr adwaith magnesiothermig, ceir stoichiometrig Carbide â gronynnedd isel yn uniongyrchol, ond mae ganddo amhureddau, gan gynnwys hyd at 2% o graffit. Oherwydd ei fod yn gyfansoddyn anorganig wedi'i fondio'n cofalent, mae'n anodd sintro Boron Carbide heb gymhwyso gwres a phwysau ar yr un pryd. Oherwydd hyn, mae Boron Carbide yn aml yn cael ei wneud yn siapiau trwchus trwy wasgu powdrau mân, pur (2 m) yn boeth ar dymheredd uchel (2100–2200 ° C) mewn gwactod neu atmosffer anadweithiol.

Dull arall ar gyfer cynhyrchu Boron Carbide yw sintro di-bwysedd ar dymheredd uchel iawn (2300–2400 °C), sy’n agos at ymdoddbwynt Boron Carbide. Er mwyn helpu i leihau'r tymheredd sydd ei angen ar gyfer dwysáu yn ystod y broses hon, mae cymhorthion sintro fel alwmina, Cr, Co, Ni, a gwydr yn cael eu hychwanegu at y cymysgedd powdr.

Cymhwyso Serameg Boron Carbide

Mae gan Boron Carbide lawer o wahanol gymwysiadau.

Defnyddir boron Carbid fel cyfrwng lapio a sgraffinio.

Mae boron Carbide ar ffurf powdr yn ddelfrydol i'w ddefnyddio fel asiant sgraffiniol a lapio gyda chyfradd uchel o dynnu deunydd wrth brosesu deunyddiau hynod galed.

Defnyddir boron Carbid i gynhyrchu nozzles ffrwydro ceramig.

Mae boron Carbide yn gallu gwrthsefyll traul yn fawr, gan ei wneud yn ddeunydd rhagorol ar gyfer ffrwydro nozzles pan gaiff ei sintro. Hyd yn oed pan gaiff ei ddefnyddio gydag asiantau ffrwydro sgraffiniol hynod o galedmegis corundum a silicon Carbide, mae'r pŵer ffrwydro yn aros yr un fath, nid oes llawer o draul, ac mae'r nozzles yn fwy gwydn.

Defnyddir boron Carbid fel deunydd amddiffyn balistig.

Mae Boron Carbide yn darparu amddiffyniad balistig tebyg i ddur arfog ac alwminiwm ocsid ond ar bwysau llawer is. Nodweddir offer milwrol modern gan radd uchel o galedwch, cryfder cywasgol, a modwlws uchel o elastigedd, yn ogystal â phwysau isel. Mae boron Carbide yn well na'r holl ddeunyddiau amgen eraill ar gyfer y cymhwysiad hwn.

Defnyddir boron carbid fel amsugnwr niwtron.

Mewn peirianneg, yr amsugnwr niwtron pwysicaf yw B10, a ddefnyddir fel boron carbid i reoli adweithydd niwclear.

Mae adeiledd atomig boron yn ei wneud yn amsugnwr niwtron effeithiol. Yn benodol, mae gan yr isotop 10B, sy'n bresennol mewn tua 20% o'i helaethrwydd naturiol, groestoriad niwclear uchel a gall ddal y niwtronau thermol a gynhyrchir gan adwaith ymholltiad wraniwm.

Disg Carbid Boron Gradd Niwclear Ar gyfer Amsugno Niwtron