Boron Carbide (B4C) er endingargott keramik sem samanstendur af bór og kolefni. Bórkarbíð er eitt af hörðustu efnum sem vitað er um og er í þriðja sæti á eftir kúbikbórnítríði og demanti. Það er samgilt efni sem notað er í margvíslegum mikilvægum notkunum, þar á meðal skriðdrekabrynjum, skotheldum vestum og skemmdarverkadufti fyrir vélar. Reyndar er það ákjósanlegur efniviður fyrir margs konar iðnaðarnotkun. Þessi grein gefur yfirlit yfir Boron Carbide og kosti þess.
Hvað nákvæmlega er Boron Carbide?
Bórkarbíð er mikilvægt efnasamband með kristalbyggingu sem er dæmigerð fyrir bóríð sem byggjast á icosahedral. Efnasambandið var uppgötvað á nítjándu öld sem aukaafurð málmbóríðhvarfa. Það var ekki vitað að það hefði efnaformúlu fyrr en á þriðja áratugnum, þegar efnasamsetning þess var áætluð B4C. Röntgenkristöllun efnisins sýnir að það hefur mjög flókna uppbyggingu sem samanstendur af bæði C-B-C keðjum og B12 icosahedra.
Bórkarbíð hefur mikla hörku (9,5–9,75 á Mohs kvarða), stöðugleika gegn jónandi geislun, viðnám gegn efnahvörfum og framúrskarandi nifteindavörn. Vickers hörku, teygjustuðull og brotseigni bórkarbíðs eru næstum þau sömu og demants.
Vegna mikillar hörku er bórkarbíð einnig kallað „svartur demantur“. Það hefur einnig verið sýnt fram á að það býr yfir hálfleiðandi eiginleikum, þar sem flutningur af hoppandi gerð er ráðandi í rafrænum eiginleikum þess. Það er p-gerð hálfleiðari. Vegna mikillar hörku er það talið slitþolið tæknilegt keramikefni, sem gerir það hentugt til að vinna önnur mjög hörð efni. Auk góðra vélrænna eiginleika og lágs eðlisþyngdar er hann tilvalinn til að búa til léttar brynjur.
Framleiðsla á bórkarbíðkeramik
Bórkarbíðduft er framleitt í atvinnuskyni annað hvort með samruna (sem felur í sér að draga úr bóranhýdríði (B2O3) með kolefni) eða magnesíóhita viðbrögðum (sem felur í sér að bóranhýdríð hvarfast við magnesíum í nærveru kolsvarts). Í fyrstu viðbrögðum myndar afurðin umtalsverðan eggjalaga klump í miðju álversins. Þetta egglaga efni er dregið út, mulið og síðan malað í viðeigandi kornastærð til endanlegrar notkunar.
Þegar um magnesíóhita hvarfið er að ræða fæst stoichiometric carbide með lágt kornleiki beint, en það hefur óhreinindi, þar á meðal allt að 2% grafít. Vegna þess að það er samgilt tengt ólífrænt efnasamband er erfitt að sintra bórkarbíð án þess að beita hita og þrýstingi samtímis. Vegna þessa er bórkarbíð oft gert í þétt form með því að heitpressa fínt, hreint duft (2 m) við háan hita (2100–2200 °C) í lofttæmi eða óvirku andrúmslofti.
Önnur aðferð til að framleiða bórkarbíð er þrýstingslaus sintun við mjög háan hita (2300–2400 °C), sem er nálægt bræðslumarki bórkarbíðs. Til að hjálpa til við að draga úr hitastigi sem þarf til þéttingar meðan á þessu ferli stendur, er hertuhjálp eins og súrál, Cr, Co, Ni og gler bætt við duftblönduna.
Umsóknir um bórkarbíð keramik
Boron Carbide er með mörg mismunandi forrit.
Bórkarbíð er notað sem slípiefni og slípiefni.
Bórkarbíð í duftformi hentar einstaklega vel til notkunar sem slípiefni og slípiefni með miklum hraða efnisfjarlægingar við vinnslu á mjög hörðum efnum.
Bórkarbíð er notað til að framleiða keramikblásturstúta.
Bórkarbíð er einstaklega slitþolið, sem gerir það að frábæru efni til að sprengja stúta þegar þeir eru hertir. Jafnvel þegar það er notað með mjög hörðum slípiefnieins og korund og kísilkarbíð, sprengikrafturinn helst sá sami, það er lágmarks slit og stútarnir eru endingargóðari.
Boron carbide er notað sem ballistic verndarefni.
Bórkarbíð veitir sambærilega kúluvörn og brynvarið stál og áloxíð en með mun minni þyngd. Nútíma herbúnaður einkennist af mikilli hörku, þrýstistyrk og háum mýktarstuðul, auk lítillar þyngdar. Boron Carbide er betri en öll önnur önnur efni fyrir þetta forrit.
Bórkarbíð er notað sem nifteindadeyfi.
Í verkfræði er mikilvægasti nifteindagleypinn B10, notaður sem bórkarbíð við stjórn kjarnaofna.
Atómbygging bórs gerir það að áhrifaríkum nifteindagleypni. Sérstaklega hefur 10B samsætan, sem er til staðar í um 20% af náttúrulegu magni hennar, mikinn kjarnaþversnið og getur fanga varma nifteindir sem myndast við klofnahvörf úrans.
Bórkarbíðdiskur með kjarnagráðu fyrir nifteindaupptöku
