Boron Carbide (B4C) is in duorsum keramyk gearstald út Boron en koalstof. Boron Carbide is ien fan de hurdste stoffen bekend, ranglist tredde efter kubike Boron nitride en diamant. It is in kovalent materiaal dat brûkt wurdt yn in ferskaat oan krúsjale tapassingen, ynklusyf tankpânser, kûgelfrije vesten en motorsabotaazjepoeders. Yn feite is it it foarkommende materiaal foar in ferskaat oan yndustriële tapassingen. Dit artikel jout in gearfetting fan Boron Carbide en de foardielen dêrfan.
Wat is Boron Carbide krekt?
Boron Carbide is in krúsjale gemyske ferbining mei in kristalstruktuer typysk foar icosahedral-basearre boriden. De ferbining waard ûntdutsen yn 'e njoggentjinde ieu as in byprodukt fan metaal boride reaksjes. It wie net bekend om in gemyske formule te hawwen oant de jierren '30, doe't syn gemyske gearstalling waard rûsd op B4C te wêzen. De röntgenkristallografy fan 'e stof lit sjen dat it in heul yngewikkelde struktuer hat dy't bestiet út sawol C-B-C keatlingen as B12 icosahedra.
Boron Carbide besit ekstreme hurdens (9,5-9,75 op 'e Mohs-skaal), stabiliteit tsjin ionisearjende strieling, ferset tsjin gemyske reaksjes, en poerbêste neutrone-skermjende eigenskippen. De Vickers-hurdheid, de elastyske modulus en de breuktaaiens fan Boron Carbide binne hast itselde as dy fan diamant.
Fanwegen syn ekstreme hurdens wurdt Boron Carbide ek wol oantsjutten as "swarte diamant". It is ek oantoand dat it healgeleidende eigenskippen hat, wêrby't hopping-type ferfier syn elektroanyske eigenskippen dominearret. It is in p-type semiconductor. Fanwegen syn ekstreme hurdens wurdt it beskôge as in wearbestindich technysk keramysk materiaal, wêrtroch it geskikt is foar it ferwurkjen fan oare ekstreem hurde stoffen. Neist syn goede meganyske eigenskippen en lege spesifike swiertekrêft, it is ideaal foar it meitsjen fan lichtgewicht pânser.
Produksje fan Boron Carbide Ceramics
Boron Carbide poeder wurdt kommersjeel produsearre troch beide fúzje (wat omfettet it ferminderjen fan Boron anhydride (B2O3) mei koalstof) of Magnesiotermyske reaksje (wêrby't Boron anhydride feroarsaket om te reagearjen mei magnesium yn 'e oanwêzigens fan koalstofswart). Yn de earste reaksje, it produkt foarmet in sizable aai-foarmige klomp yn it sintrum fan de smelter. Dit aaifoarmige materiaal wurdt ekstrahearre, gemalen en dan gemalen oant de passende korrelgrutte foar úteinlik gebrûk.
Yn it gefal fan 'e magnesiotermyske reaksje wurdt stoichiometrysk karbid mei lege granulariteit direkt krigen, mar it hat ûnreinheden, ynklusyf oant 2% grafyt. Om't it in kovalent ferbûn anorganyske ferbining is, is Boron Carbide dreech te sinterjen sûnder tagelyk waarmte en druk te brûken. Hjirtroch wurdt Boron Carbide faak yn tichte foarmen makke troch waarm te drukken fan fyn, suver poeders (2 m) by hege temperatueren (2100–2200 °C) yn in fakuüm as inerte sfear.
In oare metoade foar it produsearjen fan Boron Carbide is drukleas sintering by in heul hege temperatuer (2300–2400 °C), dy't tichtby it rimpelpunt fan Boron Carbide leit. Om de temperatuer te ferminderjen dy't nedich is foar fertinking tidens dit proses, wurde sinterhelpmiddels lykas aluminiumoxide, Cr, Co, Ni, en glês tafoege oan it poedermix.
Applikaasjes fan Boron Carbide Ceramics
Boron Carbide hat in protte ferskillende applikaasjes.
Boron carbide wordt brûkt as in lap- en skuurmiddel.
Boron Carbide yn poederfoarm is by útstek geskikt foar gebrûk as in abrasive en lapmiddel mei in hege snelheid fan materiaalferwidering by it ferwurkjen fan ultrahurde materialen.
Boron Carbide wordt brûkt om keramyske straalsproeiers te meitsjen.
Boron Carbide is ekstreem resistint foar wear, wêrtroch it in poerbêst materiaal is foar blasting sproeiers as sintere. Sels as brûkt mei ekstreem hurde abrasive blasting agintenlykas korund en silisiumkarbid, bliuwt de blaaskrêft itselde, d'r is minimale wear, en de sproeiers binne duorsumer.
Boron carbide wordt brûkt as ballistysk beskermingsmateriaal.
Boron Carbide biedt fergelykbere ballistyske beskerming mei dy fan pânsere stiel en aluminium okside, mar op in folle leger gewicht. Moderne militêre apparatuer wurdt karakterisearre troch in hege mjitte fan hurdens, compressive sterkte, en in hege modulus fan elasticiteit, neist leech gewicht. Boron Carbide is superieur oan alle oare alternative materialen foar dizze applikaasje.
Boron Carbide wurdt brûkt as neutronabsorber.
Yn technyk is de wichtichste neutronabsorber B10, brûkt as Boron Carbide yn kearnreaktorkontrôle.
De atomêre struktuer fan boron makket it in effektive neutronabsorber. Benammen de 10B-isotoop, oanwêzich yn sawat 20% fan syn natuerlike oerfloed, hat in hege nukleêre dwerstrochsneed en kin de termyske neutroanen fange dy't wurde generearre troch de splijtingsreaksje fan uranium.
Nuclear Grade Boron Carbide Disc Foar Neutron Absorption
