Boron Carbide (B4C) hija ċeramika durabbli magħmula minn Boron u karbonju. Boron Carbide hija waħda mill-aktar sustanzi iebsa magħrufa, u tinsab fit-tielet post wara n-nitrur kubiku tal-Boron u d-djamant. Huwa materjal kovalenti użat f'varjetà ta 'applikazzjonijiet kruċjali, inklużi armatura tat-tank, vests kontra l-balal, u trabijiet ta' sabotaġġ tal-magni. Fil-fatt, huwa l-materjal preferut għal varjetà ta 'applikazzjonijiet industrijali. Dan l-artikolu jipprovdi sommarju tal-Boron Carbide u l-vantaġġi tiegħu.

X'inhu eżattament il-Boron Carbide?

Boron Carbide huwa kompost kimiku kruċjali bi struttura tal-kristall tipika tal-boruri bbażati fuq icosaedral. Il-kompost ġie skopert fis-seklu dsatax bħala prodott sekondarju ta 'reazzjonijiet tal-boride tal-metall. Ma kienx magħruf li kellu formula kimika sas-snin tletin, meta l-kompożizzjoni kimika tagħha kienet stmata li kienet B4C. Il-kristallografija tar-raġġi X tas-sustanza turi li għandha struttura kkumplikata ħafna magħmula kemm minn ktajjen C-B-C kif ukoll minn icosahedra B12.

Il-karbur tal-boron għandu ebusija estrema (9.5–9.75 fuq l-iskala Mohs), stabbiltà kontra r-radjazzjoni jonizzanti, reżistenza għal reazzjonijiet kimiċi, u proprjetajiet eċċellenti ta’ lqugħ tan-newtroni. L-ebusija Vickers, il-modulu elastiku, u l-ebusija tal-ksur tal-Boron Carbide huma kważi l-istess bħal dawk tad-djamant.

Minħabba l-ebusija estrema tiegħu, Boron Carbide jissejjaħ ukoll "djamant iswed." Intwera wkoll li jippossjedi proprjetajiet semikonduttivi, bit-trasport tat-tip tal-qbiż jiddomina l-proprjetajiet elettroniċi tiegħu. Huwa semikonduttur tat-tip p. Minħabba l-ebusija estrema tiegħu, huwa meqjus bħala materjal taċ-ċeramika tekniku reżistenti għall-ilbies, li jagħmilha adattata għall-ipproċessar ta 'sustanzi oħra estremament iebsa. Minbarra l-proprjetajiet mekkaniċi tajbin tagħha u l-gravità speċifika baxxa, hija ideali biex tagħmel armatura ħafifa.

Produzzjoni taċ-ċeramika tal-karbur tal-boron

Trab tal-Boron Carbide jiġi prodott kummerċjalment jew permezz ta’ fużjoni (li tinvolvi t-tnaqqis tal-anidride tal-Boron (B2O3) bil-karbonju) jew reazzjoni manjeżotermika (li tinvolvi li l-anidride tal-Boron jirreaġixxi mal-manjeżju fil-preżenza ta’ iswed tal-karbonju). Fl-ewwel reazzjoni, il-prodott jifforma f'daqqa mdaqqsa f'forma ta 'bajda fiċ-ċentru tal-funderija. Dan il-materjal f'forma ta 'bajda jiġi estratt, imfarrak, u mbagħad mitħun għad-daqs xieraq tal-qamħ għall-użu finali.

Fil-każ tar-reazzjoni manjeżotermika, Carbide stojkjometriku b'granularità baxxa jinkiseb direttament, iżda għandu impuritajiet, inkluż sa 2% grafita. Minħabba li huwa kompost inorganiku magħqud b'mod kovalenti, il-Boron Carbide huwa diffiċli biex sinterizzat mingħajr ma tapplika s-sħana u l-pressjoni fl-istess ħin. Minħabba dan, il-Boron Carbide spiss isir f'forom densi billi tagħfas bis-sħana trabijiet fini u puri (2 m) f'temperaturi għoljin (2100–2200 °C) f'vakwu jew atmosfera inerta.

Metodu ieħor għall-produzzjoni tal-Boron Carbide huwa s-sinterizzazzjoni mingħajr pressjoni f'temperatura għolja ħafna (2300–2400 °C), li hija qrib il-punt tat-tidwib tal-Boron Carbide. Biex tgħin titnaqqas it-temperatura meħtieġa għad-densifikazzjoni matul dan il-proċess, għajnuniet għas-sinterizzazzjoni bħall-alumina, Cr, Co, Ni, u ħġieġ huma miżjuda mat-taħlita tat-trab.

Applikazzjonijiet taċ-ċeramika tal-karbur tal-boron

Boron Carbide għandu ħafna applikazzjonijiet differenti.

Il-karbur tal-boron jintuża bħala aġent li jgħaqqad u li joborxu.

Il-karbur tal-boron f'forma ta 'trab huwa idealment adattat għall-użu bħala aġent li joborxu u li jgħaqqad b'rata għolja ta' tneħħija tal-materjal meta jiġu pproċessati materjali ultra-iebsin.

Boron Carbide jintuża għall-manifattura taż-żennuni tal-blasting taċ-ċeramika.

Boron Carbide huwa estremament reżistenti għall-ilbies, li jagħmilha materjal eċċellenti għall-blasting taż-żennuni meta sinterizzat. Anke meta jintuża ma 'aġenti ta' blasting li joborxu estremament iebsabħal kurundun u karbur tas-silikon, il-qawwa tal-blasting tibqa 'l-istess, hemm xedd minimu, u ż-żennuni huma aktar durabbli.

Boron Carbide jintuża bħala materjal ta’ protezzjoni ballistika.

Boron Carbide jipprovdi protezzjoni ballistika komparabbli għal dik tal-azzar armat u l-ossidu tal-aluminju iżda b'piż ferm aktar baxx. It-tagħmir militari modern huwa kkaratterizzat minn grad għoli ta 'ebusija, saħħa kompressiva, u modulu għoli ta' elastiċità, minbarra piż baxx. Boron Carbide huwa superjuri għall-materjali alternattivi l-oħra kollha għal din l-applikazzjoni.

Boron Carbide jintuża bħala assorbitur tan-newtroni.

Fl-inġinerija, l-aktar assorbatur tan-newtroni importanti huwa B10, użat bħala Boron Carbide fil-kontroll tar-reattur nukleari.

L-istruttura atomika tal-boron tagħmilha assorbitur effettiv tan-newtroni. B'mod partikolari, l-isotopi 10B, preżenti f'madwar 20% tal-abbundanza naturali tiegħu, għandu cross-section nukleari għolja u jista' jaqbad in-newtroni termali li huma ġġenerati mir-reazzjoni tal-fissjoni tal-uranju.

Diska tal-Karbur tal-Boron ta 'Grad Nukleari Għall-Assorbiment tan-Newtroni