बोरन कार्बाइड (B4C) बोरोन र कार्बन मिलेर बनेको टिकाउ सिरेमिक हो। बोरोन कार्बाइड एक सबैभन्दा कडा पदार्थ हो जुन क्यूबिक बोरोन नाइट्राइड र हीरा पछि तेस्रो स्थानमा छ। यो ट्यांक आर्मर, बुलेटप्रुफ भेस्ट, र इन्जिन तोडफोड पाउडरहरू सहित विभिन्न महत्त्वपूर्ण अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिएको सहसंयोजक सामग्री हो। वास्तवमा, यो विभिन्न औद्योगिक अनुप्रयोगहरूको लागि रुचाइएको सामग्री हो। यस लेखले बोरोन कार्बाइड र यसका फाइदाहरूको सारांश प्रदान गर्दछ।

बोरोन कार्बाइड वास्तवमा के हो?

बोरोन कार्बाइड एक महत्वपूर्ण रासायनिक यौगिक हो जसको क्रिस्टल संरचना icosahedral-आधारित borides को विशिष्ट हुन्छ। यौगिक उन्नीसौं शताब्दीमा धातु बोराइड प्रतिक्रियाहरूको उप-उत्पादनको रूपमा पत्ता लगाइएको थियो। 1930 को दशक सम्म यो रासायनिक सूत्र छ भनेर थाहा थिएन, जब यसको रासायनिक संरचना B4C हुन अनुमान गरिएको थियो। पदार्थको एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफीले देखाउँछ कि यसमा C-B-C चेन र B12 icosahedra दुवै मिलेर बनेको एकदमै जटिल संरचना छ।

बोरोन कार्बाइडले चरम कठोरता (Mohs स्केलमा 9.5-9.75), आयनाइजिंग विकिरण विरुद्ध स्थिरता, रासायनिक प्रतिक्रियाहरूको प्रतिरोध, र उत्कृष्ट न्यूट्रोन संरक्षण गुणहरू छन्। बोरोन कार्बाइडको विकर्स कठोरता, लोचदार मोड्युलस र फ्र्याक्चर टफनेस लगभग हीराको जस्तै हो।

यसको चरम कठोरताको कारण, बोरोन कार्बाइडलाई "कालो हीरा" पनि भनिन्छ। यसमा अर्धचालक गुणहरू पनि देखाइएको छ, हपिङ प्रकारको यातायातले यसको इलेक्ट्रोनिक गुणहरू हावी गरेको छ। यो एक p-प्रकार अर्धचालक हो। यसको चरम कठोरताको कारण, यो एक पहिरन-प्रतिरोधी प्राविधिक सिरेमिक सामग्री मानिन्छ, यसले अन्य अत्यन्तै कडा पदार्थहरू प्रशोधन गर्न उपयुक्त बनाउँछ। यसको राम्रो मेकानिकल गुण र कम विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण को अतिरिक्त, यो हल्का कवच बनाउन को लागी आदर्श छ।

बोरोन कार्बाइड सिरेमिकको उत्पादन

बोरोन कार्बाइड पाउडर व्यावसायिक रूपमा फ्युजन (जसमा बोरोन एनहाइड्राइड (B2O3) कार्बनसँग घटाउने) वा म्याग्नेसियोथर्मिक प्रतिक्रिया (जसले कार्बन ब्ल्याकको उपस्थितिमा बोरोन एनहाइड्राइडलाई म्याग्नेसियमसँग प्रतिक्रिया गर्ने समावेश गर्दछ) मार्फत उत्पादन गरिन्छ। पहिलो प्रतिक्रियामा, उत्पादनले स्मेल्टरको केन्द्रमा ठूलो अण्डाको आकारको गाँठो बनाउँछ। यो अण्डाको आकारको सामग्री निकालिन्छ, कुचिन्छ, र त्यसपछि अन्तिम प्रयोगको लागि उपयुक्त अन्नको आकारमा मिलाइन्छ।

म्याग्नेसियोथर्मिक प्रतिक्रियाको अवस्थामा, कम ग्रेन्युलेरिटी भएको स्टोइचियोमेट्रिक कार्बाइड सीधै प्राप्त गरिन्छ, तर यसमा २% ग्रेफाइट सहित अशुद्धता हुन्छ। किनभने यो एक सहसंयोजित बन्धन अजैविक यौगिक हो, बोरोन कार्बाइड एकै साथ गर्मी र दबाब लागू नगरी सिन्टर गर्न गाह्रो छ। यस कारणले गर्दा, बोरोन कार्बाइडलाई प्रायः भ्याकुम वा निष्क्रिय वातावरणमा उच्च तापक्रम (२१००–२२०० डिग्री सेल्सियस) मा तातो थिचेर राम्रो, शुद्ध पाउडर (२ मिटर) बाक्लो आकारमा बनाइन्छ।

बोरोन कार्बाइड उत्पादन गर्ने अर्को विधि भनेको धेरै उच्च तापक्रम (२३००–२४०० डिग्री सेल्सियस) मा दबाबरहित सिंटरिङ हो, जुन बोरोन कार्बाइडको पग्लने बिन्दु नजिक छ। यस प्रक्रियाको क्रममा घनत्वको लागि आवश्यक तापक्रम कम गर्न मद्दत गर्न, पाउडर मिक्समा एल्युमिना, सीआर, को, नि, र गिलास जस्ता सिन्टेरिङ एड्स थपिन्छन्।

बोरोन कार्बाइड सिरेमिकका अनुप्रयोगहरू

बोरोन कार्बाइडमा धेरै फरक अनुप्रयोगहरू छन्।

बोरोन कार्बाइडलाई ल्यापिङ र एब्रेसिभ एजेन्टको रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

पाउडरको रूपमा बोरोन कार्बाइड अल्ट्रा-हार्ड सामग्रीहरू प्रशोधन गर्दा सामग्री हटाउने उच्च दरको साथ घर्षण र ल्यापिङ एजेन्टको रूपमा प्रयोगको लागि उपयुक्त छ।

बोरोन कार्बाइड सिरेमिक ब्लास्टिङ नोजलहरू निर्माण गर्न प्रयोग गरिन्छ।

बोरोन कार्बाइड लगाउनको लागि अत्यन्त प्रतिरोधी छ, यसलाई सिन्टेर गर्दा नोजलहरू ब्लास्ट गर्नका लागि उत्कृष्ट सामग्री बनाउँछ। अत्यन्तै कडा घर्षण ब्लास्टिङ एजेन्टहरूसँग प्रयोग गर्दा पनिजस्तै कोरन्डम र सिलिकन कार्बाइड, ब्लास्टिङ पावर उस्तै रहन्छ, त्यहाँ न्यूनतम पहिरन छ, र नोजलहरू बढी टिकाउ छन्।

बोरोन कार्बाइड ब्यालिस्टिक सुरक्षा सामग्रीको रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

बोरोन कार्बाइडले आर्मर्ड स्टिल र एल्युमिनियम अक्साइडको तुलनामा ब्यालिस्टिक सुरक्षा प्रदान गर्दछ तर धेरै कम वजनमा। आधुनिक सैन्य उपकरणहरू उच्च स्तरको कठोरता, कम्प्रेसिभ बल, र लोचको उच्च मोड्युलस, कम तौलको अतिरिक्त विशेषता हो। बोरोन कार्बाइड यो अनुप्रयोगको लागि अन्य सबै वैकल्पिक सामग्रीहरू भन्दा उच्च छ।

बोरोन कार्बाइड न्यूट्रोन अवशोषकको रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

इन्जिनियरिङमा, सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण न्यूट्रॉन अवशोषक B10 हो, आणविक रिएक्टर नियन्त्रणमा बोरोन कार्बाइडको रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

बोरनको परमाणु संरचनाले यसलाई प्रभावकारी न्यूट्रॉन अवशोषक बनाउँछ। विशेष गरी, 10B आइसोटोप, यसको प्राकृतिक प्रचुरता को लगभग 20% मा उपस्थित छ, एक उच्च परमाणु क्रस-सेक्शन छ र यूरेनियम को विखंडन प्रतिक्रिया द्वारा उत्पन्न थर्मल न्यूट्रोन कब्जा गर्न सक्छ।

न्यूट्रोन अवशोषणको लागि परमाणु ग्रेड बोरोन कार्बाइड डिस्क