Boron Carbide (B4C) යනු බෝරෝන් සහ කාබන් වලින් සමන්විත කල් පවතින සෙරමික් වර්ගයකි. Boron Carbide  යනු දන්නා අමාරුම ද්‍රව්‍යවලින් එකකි, ඝන බෝරෝන් නයිට්‍රයිඩ් සහ දියමන්ති පිටුපසින් තෙවැනි ස්ථානය ගනී. එය ටැංකි සන්නාහය, වෙඩි නොවදින කබාය සහ එන්ජින් කඩාකප්පල්කාරී කුඩු ඇතුළු විවිධ තීරණාත්මක යෙදුම් සඳහා භාවිතා කරන සහසංයුජ ද්‍රව්‍යයකි. ඇත්ත වශයෙන්ම, එය විවිධ කාර්මික යෙදුම් සඳහා වඩාත් කැමති ද්රව්ය වේ. මෙම ලිපිය Boron Carbide  සහ එහි වාසි පිළිබඳ සාරාංශයක් සපයයි.

ඇත්තටම Boron Carbide යනු කුමක්ද?

Boron Carbide  යනු icosahedral මත පදනම් වූ borides සඳහා සාමාන්‍ය ස්ඵටික ව්‍යුහයක් සහිත තීරණාත්මක රසායනික සංයෝගයකි. ලෝහ බෝරයිඩ් ප්‍රතික්‍රියා වල අතුරු ඵලයක් ලෙස මෙම සංයෝගය දහනවවන සියවසේදී සොයා ගන්නා ලදී. එහි රසායනික සංයුතිය B4C ලෙස ගණන් බලා ඇති 1930 ගණන් වන තෙක් එහි රසායනික සූත්‍රයක් ඇති බව දැන සිටියේ නැත. ද්‍රව්‍යයේ X-ray ස්ඵටික විද්‍යාව පෙන්නුම් කරන්නේ එය C-B-C දාම සහ B12 icosahedra යන දෙකින්ම සෑදුණු ඉතා සංකීර්ණ ව්‍යුහයක් ඇති බවයි.

Boron Carbide හි අධික දෘඪතාව (Mohs පරිමාණයෙන් 9.5–9.75), අයනීකරණ විකිරණවලට එරෙහිව ස්ථායීතාව, රසායනික ප්‍රතික්‍රියාවලට ප්‍රතිරෝධය සහ විශිෂ්ට නියුට්‍රෝන ආවරණ ගුණ ඇත. Boron Carbide හි Vickers දෘඪතාව, ප්‍රත්‍යාස්ථ මාපාංකය සහ අස්ථි බිඳීමේ දෘඪතාව දියමන්තිවලට සමාන වේ.

එහි අධික දෘඪතාව නිසා, බෝරෝන් කාබයිඩ් "කළු දියමන්ති" ලෙසද හැඳින්වේ. එය අර්ධ සන්නායක ගුණ ඇති බව ද පෙන්වා දී ඇත, එහි ඉලෙක්ට්‍රොනික ගුණාංග ආධිපත්‍යය දරන පනින ආකාරයේ ප්‍රවාහනයයි. එය p-වර්ගයේ අර්ධ සන්නායකයකි. එහි දැඩි දෘඪතාව නිසා, එය ඇඳුම්-ප්රතිරෝධී තාක්ෂණික සෙරමික් ද්රව්යයක් ලෙස සලකනු ලැබේ, එය අනෙකුත් අතිශය දෘඩ ද්රව්ය සැකසීම සඳහා සුදුසු වේ. එහි හොඳ යාන්ත්රික ගුණ සහ අඩු නිශ්චිත ගුරුත්වාකර්ෂණයට අමතරව, එය සැහැල්ලු සන්නාහයක් සෑදීම සඳහා සුදුසු වේ.

බෝරෝන් කාබයිඩ් සෙරමික් නිෂ්පාදනය

Boron Carbide කුඩු වාණිජමය වශයෙන් නිපදවනු ලබන්නේ විලයනය (කාබන් සමඟ Boron ඇන්හයිඩ්‍රයිඩ් (B2O3) අඩු කිරීම ඇතුළත් වේ) හෝ මැග්නීසියෝතර්මික් ප්‍රතික්‍රියාව (බොරෝන් ඇන්හයිඩ්‍රයිඩ් කාබන් කළු පවතින විට මැග්නීසියම් සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කිරීමට හේතු වේ). පළමු ප්‍රතික්‍රියාවේදී, නිෂ්පාදිතය උණුකරන මධ්‍යයේ විශාල බිත්තර හැඩැති ගැටිත්තක් සාදයි. මෙම බිත්තර හැඩැති ද්‍රව්‍යය නිස්සාරණය කර, පොඩි කර, අවසාන භාවිතය සඳහා සුදුසු ධාන්ය ප්‍රමාණයට අඹරනු ලැබේ.

මැග්නීසියෝතර්මික් ප්‍රතික්‍රියාවේ දී, අඩු කැටිති සහිත ස්ටෝචියෝමිතික කාබයිඩ් සෘජුවම ලබා ගනී, නමුත් එහි 2% දක්වා මිනිරන් ඇතුළු අපිරිසිදුකම් ඇත. එය සහසංයුජ බන්ධිත අකාබනික සංයෝගයක් නිසා, Boron Carbide එකවර තාපය හා පීඩනය යෙදීමෙන් තොරව සින්ටර් කිරීමට අපහසු වේ. මේ නිසා, Boron Carbide බොහෝ විට රික්තක හෝ නිෂ්ක්‍රීය වායුගෝලයකදී ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී (2100-2200 °C) සියුම්, පිරිසිදු කුඩු (මීටර් 2) උණුසුම් එබීමෙන් ඝන හැඩයන් බවට පත් කෙරේ.

බෝරෝන් කාබයිඩ් නිෂ්පාදනය කිරීමේ තවත් ක්‍රමයක් වන්නේ බෝරෝන් කාබයිඩ් ද්‍රවාංකයට ආසන්න ඉතා ඉහළ උෂ්ණත්වයකදී (2300-2400 °C) පීඩන රහිත සින්ටර් කිරීමයි. මෙම ක්‍රියාවලියේදී ඝනත්වයට අවශ්‍ය උෂ්ණත්වය අඩු කිරීම සඳහා ඇලුමිනා, Cr, Co, Ni, සහ වීදුරු වැනි සින්ටර් කිරීමේ ආධාරක කුඩු මිශ්‍රණයට එකතු කරනු ලැබේ.

බෝරෝන් කාබයිඩ් සෙරමික් වල යෙදුම්

Boron Carbide හි විවිධ යෙදුම් රාශියක් ඇත.

බෝරෝන් කාබයිඩ් ලැප්පිං සහ උල්ෙල්ඛ කාරකයක් ලෙස භාවිතා කරයි.

කුඩු ආකාරයෙන් Boron Carbide අති දෘඪ ද්‍රව්‍ය සැකසීමේදී ඉහළ ද්‍රව්‍ය ඉවත් කිරීමේ අනුපාතයක් සහිත උල්ෙල්ඛ සහ ලැපිං කාරකයක් ලෙස භාවිතයට ඉතා සුදුසුය.

සෙරමික් පිපිරුම් තුණ්ඩ නිෂ්පාදනය කිරීමට Boron Carbide භාවිතා කරයි.

Boron Carbide  ඇඳීමට අතිශයින්ම ප්‍රතිරෝධී වන අතර, එය සින්ටර් කරන විට තුණ්ඩ පිපිරවීම සඳහා විශිෂ්ට ද්‍රව්‍යයක් බවට පත් කරයි. අතිශය දෘඩ උල්ෙල්ඛ පිපිරුම් කාරක සමඟ භාවිතා කරන විට පවාකොරන්ඩම් සහ සිලිකන් කාබයිඩ් වැනි, පිපිරුම් බලය එලෙසම පවතී, අවම ඇඳුමක් ඇත, සහ තුණ්ඩ වඩාත් කල් පවතින ඒවා වේ.

බෝරෝන් කාබයිඩ් බැලිස්ටික් ආරක්ෂණ ද්‍රව්‍යයක් ලෙස භාවිත කරයි.

Boron Carbide සන්නද්ධ වානේ සහ ඇලුමිනියම් ඔක්සයිඩ් සමඟ සැසඳිය හැකි බැලස්ටික් ආරක්ෂාවක් සපයන නමුත් ඉතා අඩු බරකින්. නවීන හමුදා උපකරණ අඩු බරට අමතරව ඉහළ දෘඪතාව, සම්පීඩ්යතා ශක්තිය සහ ඉහළ ප්රත්යාස්ථතා මාපාංකය මගින් සංලක්ෂිත වේ. Boron Carbide මෙම යෙදුම සඳහා අනෙකුත් සියලුම විකල්ප ද්‍රව්‍යවලට වඩා උසස් වේ.

බෝරෝන් කාබයිඩ් නියුට්‍රෝන අවශෝෂකයක් ලෙස භාවිතා කරයි.

ඉංජිනේරු විද්‍යාවේදී, න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක පාලනයේදී බෝරෝන් කාබයිඩ් ලෙස භාවිතා කරන B10 නියුට්‍රෝන අවශෝෂකය වේ.

බෝරෝන්හි පරමාණුක ව්‍යුහය එය ඵලදායී නියුට්‍රෝන අවශෝෂකයක් බවට පත් කරයි. විශේෂයෙන්ම, 10B සමස්ථානිකය, එහි ස්වභාවික බහුලත්වයෙන් 20%ක් පමණ පවතින අතර, ඉහළ න්‍යෂ්ටික හරස්කඩක් ඇති අතර යුරේනියම් විඛණ්ඩන ප්‍රතික්‍රියාව මගින් ජනනය වන තාප නියුට්‍රෝන ග්‍රහණය කර ගත හැක.

නියුට්‍රෝන අවශෝෂණය සඳහා න්‍යෂ්ටික ශ්‍රේණියේ බෝරෝන් කාබයිඩ් තැටිය