Boron Carbide (B4C) ass eng haltbar Keramik aus Bor a Kuelestoff. Boron Carbide ass ee vun den haardsten bekannte Substanzen, klasséiert drëtt hannert kubesche Bornitrid an Diamant. Et ass e kovalent Material dat a ville entscheedende Applikatiounen benotzt gëtt, dorënner Panzer Rüstung, Kugelfest Westen, a Motorsabotagepulver. Tatsächlech ass et dat bevorzugt Material fir eng Vielfalt vun industriellen Uwendungen. Dësen Artikel bitt e Resumé vu Boron Carbide a seng Virdeeler.
Wat genee ass Boron Carbide?
Boron Carbide ass eng entscheedend chemesch Verbindung mat enger Kristallstruktur typesch fir icosahedral-baséiert Boriden. D'Verbindung gouf am 19. Joerhonnert als Nebenprodukt vu Metallboridreaktiounen entdeckt. Et war net bekannt eng chemesch Formel ze hunn bis an den 1930er Joren, wéi seng chemesch Zesummesetzung als B4C geschat gouf. D'Röntgenkristallographie vun der Substanz weist datt et eng ganz komplizéiert Struktur huet, déi aus béide C-B-C Ketten a B12 icosahedra besteet.
Boron Carbide besëtzt extrem härt (9,5-9,75 op der Mohs Skala), Stabilitéit géint ioniséierender Stralung, Resistenz géint chemesch Reaktiounen, an exzellente Neutroneschutzeigenschaften. D'Vickers-Härheet, den Elastesche Modul an d'Bruchhärkeet vu Bor Carbide si bal d'selwecht wéi déi vum Diamant.
Wéinst senger extremer Hardness gëtt Bor Carbide och als "schwaarze Diamant" bezeechent. Et gouf och gewisen datt se semiconducting Eegeschafte besëtzt, mat hopping-Typ Transport seng elektronesch Eegeschafte dominéiert. Et ass e p-Typ Halbleiter. Wéinst senger extremer Härtheet gëtt et als verschleißbeständeg technesch Keramikmaterial ugesinn, sou datt et gëeegent ass fir aner extrem haart Substanzen ze veraarbecht. Zousätzlech zu senge gudde mechanesche Eegeschaften a gerénger spezifescher Schwéierkraaft ass et ideal fir liicht Rüstung ze maachen.
Produktioun vu Bor Carbide Keramik
Boron Carbide Pulver gëtt kommerziell produzéiert duerch entweder Fusioun (wat d'Reduktioun vu Boranhydrid (B2O3) mat Kuelestoff involvéiert) oder Magnesiothermesch Reaktioun (wat involvéiert datt Boranhydrid mat Magnesium reagéiert an der Präsenz vu Kuelestoff). An der éischter Reaktioun bilden d'Produkt e wesentlechen Ee-fërmege Klump am Zentrum vun der Schmelz. Dëst Ee-geformt Material gëtt extrahéiert, zerquetscht, an dann op déi entspriechend Kärgréisst fir endgülteg Benotzung gemuel.
Am Fall vun der magnesiothermescher Reaktioun gëtt stoichiometresch Carbide mat gerénger Granularitéit direkt kritt, awer et huet Gëftstoffer, dorënner bis zu 2% Grafit. Well et eng kovalent gebonnen anorganesch Verbindung ass, ass Boron Carbide schwéier ze sinteren ouni Hëtzt an Drock gläichzäiteg opzemaachen. Dofir gëtt Bor Carbide dacks an dichte Forme gemaach andeems fein, reng Puder (2 m) bei héijen Temperaturen (2100–2200 °C) an engem Vakuum oder inert Atmosphär waarm gedréckt gëtt.
Eng aner Method fir d'Produktioun vu Bor Carbide ass drocklos Sinteren bei enger ganz héijer Temperatur (2300–2400 °C), déi no beim Schmelzpunkt vu Bor Carbide ass. Fir d'Temperatur ze reduzéieren, déi fir Verdichtung während dësem Prozess erfuerderlech ass, ginn Sinterhëllef wéi Aluminiumoxid, Cr, Co, Ni a Glas an d'Pulvermix bäigefüügt.
Uwendungen vu Bor Carbide Keramik
Boron Carbide huet vill verschidden Uwendungen.
Boron Carbide gëtt als Lapping a Schleifmëttel benotzt.
Boron Carbide a Pulverform ass ideal gëeegent fir ze benotzen als Schleif- a Lapping Agent mat engem héijen Taux vun der Materialentfernung beim Veraarbechtung vun ultra-haarden Materialien.
Boron Carbide gëtt benotzt fir Keramik Sprengdüsen ze fabrizéieren.
Boron Carbide ass extrem resistent géint Verschleiung, sou datt et en exzellent Material mécht fir Düsen ze sprëtzen wann se gesintert sinn. Och wann se mat extrem haarden abrasive Sprengmëttel benotztwéi Korund a Silizium Carbide, d'Sprengkraaft bleift d'selwecht, et gëtt minimale Verschleiung, an d'Düsen si méi haltbar.
Boron Carbide gëtt als ballistesch Schutzmaterial benotzt.
Boron Carbide bitt e vergläichbare ballistesche Schutz wéi dee vu gepanzert Stol an Aluminiumoxid awer mat engem vill méi nidderegen Gewiicht. Modern militäresch Ausrüstung ass charakteriséiert duerch eng héich Ofschloss vun hardness, compressive Kraaft, an héich modulus vun Elastizitéit, zousätzlech zu niddereg Gewiicht. Boron Carbide ass besser wéi all aner alternativ Materialien fir dës Applikatioun.
Boron Carbide gëtt als Neutronenabsorber benotzt.
Am Ingenieur ass de wichtegste Neutronenabsorber B10, benotzt als Boron Carbide an der Nuklearreaktorkontroll.
D'Atomstruktur vu Bor mécht et en effektiven Neutronenabsorber. Besonnesch den 10B Isotop, präsent a ronn 20% vu senger natierlecher Heefegkeet, huet en héije nukleare Querschnitt a kann déi thermesch Neutronen erfaassen, déi duerch d'Spaltungsreaktioun vum Uran generéiert ginn.
Nuklear Grad Borkarbid Disc Fir Neutronabsorptioun
