Boron Karbida (B4C) adalah keramik tahan lama yang terdiri dari Boron dan karbon. Boron Karbida adalah salah satu zat terkeras yang diketahui, berada di peringkat ketiga di belakang kubik Boron nitrida dan intan. Ini adalah bahan kovalen yang digunakan dalam berbagai aplikasi penting, termasuk pelindung tank, rompi antipeluru, dan bubuk sabotase mesin. Bahkan, itu adalah bahan pilihan untuk berbagai aplikasi industri. Artikel ini memberikan ringkasan tentang Boron Carbide dan kelebihannya.
Apa sebenarnya Boron Karbida itu?
Boron Karbida adalah senyawa kimia penting dengan struktur kristal tipikal borida berbasis icosahedral. Senyawa ini ditemukan pada abad kesembilan belas sebagai produk sampingan dari reaksi borida logam. Itu tidak diketahui memiliki rumus kimia sampai tahun 1930-an, ketika komposisi kimianya diperkirakan B4C. Kristalografi sinar-X dari zat tersebut menunjukkan bahwa ia memiliki struktur yang sangat rumit yang terdiri dari rantai C-B-C dan ikosahedra B12.
Boron Karbida memiliki kekerasan ekstrim (9,5–9,75 pada skala Mohs), stabilitas terhadap radiasi pengion, ketahanan terhadap reaksi kimia, dan sifat pelindung neutron yang sangat baik. Kekerasan Vickers, modulus elastisitas, dan ketangguhan retak Boron Karbida hampir sama dengan intan.
Karena kekerasannya yang ekstrim, Boron Carbide juga disebut sebagai "berlian hitam". Itu juga telah terbukti memiliki sifat semikonduktor, dengan transportasi tipe melompat mendominasi sifat elektroniknya. Ini adalah semikonduktor tipe-p. Karena kekerasannya yang ekstrim, bahan ini dianggap sebagai bahan keramik teknis yang tahan aus, sehingga cocok untuk memproses zat yang sangat keras lainnya. Selain sifat mekaniknya yang baik dan berat jenis yang rendah, sangat ideal untuk membuat baju besi ringan.
Produksi Keramik Boron Karbida
Serbuk Boron Karbida diproduksi secara komersial melalui fusi (yang melibatkan reduksi Boron anhidrida (B2O3) dengan karbon) atau reaksi magnesiotermik (yang menyebabkan Boron anhidrida bereaksi dengan magnesium dengan adanya karbon hitam). Pada reaksi pertama, produk membentuk gumpalan berbentuk telur yang cukup besar di tengah smelter. Bahan berbentuk telur ini diekstraksi, dihancurkan, dan kemudian digiling dengan ukuran butiran yang sesuai untuk penggunaan akhir.
Dalam kasus reaksi magnesiotermik, Karbida stoikiometri dengan granularitas rendah diperoleh secara langsung, tetapi memiliki pengotor, termasuk grafit hingga 2%. Karena merupakan senyawa anorganik yang berikatan secara kovalen, Boron Carbide sulit untuk disinter tanpa memberikan panas dan tekanan secara bersamaan. Oleh karena itu, Boron Karbida sering dibuat menjadi bentuk padat dengan pengepresan panas serbuk halus dan murni (2 m) pada suhu tinggi (2100–2200 °C) dalam atmosfer hampa atau lembam.
Metode lain untuk memproduksi Boron Carbide adalah sintering tanpa tekanan pada suhu yang sangat tinggi (2300–2400 °C), yang mendekati titik leleh Boron Carbide. Untuk membantu mengurangi suhu yang diperlukan untuk densifikasi selama proses ini, bahan bantu sintering seperti alumina, Cr, Co, Ni, dan kaca ditambahkan ke dalam campuran bubuk.
Aplikasi Keramik Boron Karbida
Boron Karbida memiliki banyak aplikasi berbeda.
Boron Karbida digunakan sebagai bahan lapping dan abrasif.
Boron Karbida dalam bentuk bubuk sangat cocok untuk digunakan sebagai bahan abrasif dan lapping dengan tingkat penghilangan material yang tinggi saat memproses material yang sangat keras.
Boron Karbida digunakan untuk memproduksi nosel peledakan keramik.
Boron Carbide sangat tahan aus, menjadikannya bahan yang sangat baik untuk nozel peledakan saat disinter. Bahkan saat digunakan dengan bahan peledak abrasif yang sangat kerasseperti korundum dan silikon Karbida, daya peledakan tetap sama, keausan minimal, dan nozel lebih tahan lama.
Boron Carbide digunakan sebagai bahan pelindung balistik.
Boron Karbida memberikan perlindungan balistik yang sebanding dengan baja lapis baja dan aluminium oksida, tetapi dengan bobot yang jauh lebih ringan. Peralatan militer modern dicirikan oleh tingkat kekerasan yang tinggi, kekuatan tekan, dan modulus elastisitas yang tinggi, selain bobot yang rendah. Boron Carbide lebih unggul dari semua bahan alternatif lain untuk aplikasi ini.
Boron Karbida digunakan sebagai penyerap neutron.
Dalam bidang teknik, penyerap neutron terpenting adalah B10, digunakan sebagai Boron Karbida dalam kendali reaktor nuklir.
Struktur atom boron membuatnya menjadi penyerap neutron yang efektif. Secara khusus, isotop 10B, hadir di sekitar 20% dari kelimpahan alaminya, memiliki penampang nuklir yang tinggi dan dapat menangkap neutron termal yang dihasilkan oleh reaksi fisi uranium.
Cakram Karbida Boron Kelas Nuklir Untuk Penyerapan Neutron
