Boro-karburoa (B4C) Boroz eta karbonoz osatutako zeramika iraunkorra da. Boro-karburoa ezagutzen den substantzia gogorrenetako bat da, boro-nitruro kubikoaren eta diamantearen atzetik hirugarren postuan kokatuta. Hainbat aplikazio erabakigarritan erabiltzen den material kobalentea da, tankerako armadurak, balen aurkako txalekoak eta motorraren sabotaje-hautsak barne. Izan ere, material hobetsia da hainbat aplikazio industrialetarako. Artikulu honek Boro-karburoaren eta bere abantailen laburpena eskaintzen du.
Zer da zehazki boro karburoa?
Boro-karburoa konposatu kimiko erabakigarria da, ikosaedrikoetan oinarritutako boruroetan ohikoa den kristal-egitura duena. Konposatua XIX.mendean aurkitu zen metal boruroen erreakzioen azpiproduktu gisa. Ez zen ezagutzen formula kimikorik 1930eko hamarkadara arte, bere konposizio kimikoa B4C zela kalkulatu zen arte. Substantziaren X izpien kristalografiak erakusten du oso egitura konplikatua duela C-B-C kateez eta B12 ikosaedroz osatutakoa.
Boro-karburoak muturreko gogortasuna (9,5-9,75 Mohs-en eskalan), erradiazio ionizatzaileen aurkako egonkortasuna, erreakzio kimikoekiko erresistentzia eta neutroien babeserako propietate bikainak ditu. Boro-karburoaren Vickers gogortasuna, modulu elastikoa eta haustura-gogortasuna diamantearen ia berdinak dira.
Bere muturreko gogortasuna dela eta, Boro-karburoa "diamante beltza" ere esaten zaio. Propietate erdieroaleak ere badituela frogatu da, salto motako garraioa nagusi dela bere propietate elektronikoak. p motako erdieroalea da. Bere muturreko gogortasuna dela eta, higadura-erresistentea den zeramikazko material teknikotzat hartzen da, eta beste substantzia oso gogorrak prozesatzeko egokia da. Bere propietate mekaniko onez eta grabitate espezifiko baxuaz gain, armadura arinak egiteko aproposa da.
Boro-karburo-zeramikaren ekoizpena
Boro-karburo-hautsa komertzialki ekoizten da, bai fusioaren bidez (horrek boro-anhidridoa (B2O3) karbonoarekin murriztea dakar) edo erreakzio magnesiotermikoaren bidez (karbon-beltzaren aurrean boro-anhidridoa magnesioarekin erreakzionatzea dakar). Lehenengo erreakzioan, produktuak arrautza-itxurako pikor handi bat eratzen du galdaketaren erdian. Arrautza-formako material hori atera, xehatu eta, ondoren, ale-tamaina egokian fresatzen da azken erabilerarako.
Erreakzio magnesiotermikoaren kasuan, granularitate baxuko Karburo estekiometrikoa lortzen da zuzenean, baina ezpurutasunak ditu, %2rainoko grafitoa barne. Lotura kobalenteko konposatu inorganiko bat denez, Boro-karburoa zaila da sinterizatzea beroa eta presioa aldi berean aplikatu gabe. Hori dela eta, boro karburoa forma trinkoetan egiten da sarritan hauts xehe eta puruak (2 m) tenperatura altuetan (2100-2200 °C) hutsean edo atmosfera geldoan.
Boro-karburoa ekoizteko beste metodo bat presiorik gabeko sinterizazioa da tenperatura oso altuan (2300-2400 °C), Boro-karburoaren urtze-puntutik hurbil dagoena. Prozesu honetan dentsifikaziorako beharrezkoa den tenperatura murrizten laguntzeko, alumina, Cr, Co, Ni eta beira bezalako sinterizazio-laguntzak gehitzen zaizkio hauts-nahasteari.
Boro-karburo-zeramikaren aplikazioak
Boro-karburoak hainbat aplikazio ditu.
Boro karburoa birrindu eta urratzaile gisa erabiltzen da.
Boro-karburoa hauts moduan oso egokia da material urratzaile eta lapatzaile gisa erabiltzeko, material oso gogorrak prozesatzen direnean.
Boro karburoa zeramikazko leherketa-toberak fabrikatzeko erabiltzen da.
Boro-karburoa higadurari oso erresistentea da, eta sinterizatzean toberak lehertzeko material bikaina da. Nahiz eta lehergailu urratzaile oso gogorrekin erabilihala nola, korindoa eta siliziozko karburoa, leherketa-potentzia berdina izaten jarraitzen du, gutxieneko higadura dago eta toberak iraunkorragoak dira.
Boro-karburoa babes balistikorako material gisa erabiltzen da.
Boro-karburoak altzairu blindatuaren eta aluminio oxidoaren babes balistiko parekoa eskaintzen du, baina pisu askoz txikiagoarekin. Ekipamendu militar modernoak gogortasun, konpresio erresistentzia eta elastikotasun modulu handia ditu, pisu baxuaz gain. Boro-karburoa aplikazio honetarako beste material alternatibo guztien gainetik dago.
Boro karburoa neutroi xurgatzaile gisa erabiltzen da.
Ingeniaritzan, neutroien xurgatzaile garrantzitsuena B10 da, boro karburo gisa erabiltzen dena erreaktore nuklearren kontrolean.
Boroaren egitura atomikoak neutroien xurgatzaile eraginkorra egiten du. Bereziki, 10B isotopoak, bere ugaritasunaren %20 inguruan dagoena, sekzio nuklear handia du eta uranioaren fisio-erreakzioan sortzen diren neutroi termikoak har ditzake.
Neutroien xurgapenerako boro-karburoaren gradu nuklearra
