Карбиди бор (B4C) як сафолест, ки аз Бор ва карбон иборат аст. Карбиди бор яке аз сахттарин моддаҳои маълум буда, пас аз нитриди бор ва алмос ҷои сеюмро ишғол мекунад. Ин як маводи ковалентӣ аст, ки дар як қатор барномаҳои муҳим, аз ҷумла зиреҳҳои танкӣ, камарбанди тир ва хокаҳои саботажии муҳаррик истифода мешавад. Дар асл, он маводи афзалиятнок барои барномаҳои гуногуни саноатӣ аст. Ин мақола мухтасари карбиди бор ва бартариҳои онро медиҳад.
Борон карбиди маҳз чист?
Карбиди бор як пайвастагии муҳими кимиёвӣ бо сохтори кристаллӣ, ки хоси боридҳои икосаэдрӣ мебошад. Ин пайвастаги дар асри нуздаҳум ҳамчун маҳсулоти иловагии реаксияҳои бориди металлӣ кашф карда шуд. То соли 1930, вақте ки таркиби химиявии он B4C ҳисобида мешуд, формулаи кимиёвӣ мавҷуд набуд, маълум набуд. Кристаллографияи рентгении модда нишон медиҳад, ки он сохтори хеле мураккаб дорад, ки аз занҷирҳои C-B-C ва B12 икосаэдра иборат аст.
Карбиди бор дорои сахтии шадид (9,5–9,75 аз рӯи ҷадвали Mohs), устуворӣ ба радиатсияи ионизатсиякунанда, муқовимат ба реаксияҳои кимиёвӣ ва хосиятҳои хуби муҳофизаткунандаи нейтронӣ мебошад. Сахтии Викерс, модули чандирӣ ва устувории шикастани карбиди бор тақрибан ба алмос баробар аст.
Бо сабаби сахтии шадидаш, карбиди борро "алмоси сиёҳ" низ меноманд. Инчунин нишон дода шудааст, ки он дорои хосиятҳои нимноқилӣ мебошад, ки дар хосиятҳои электронии он нақлиёти навъи ҳопинг бартарӣ дорад. Он нимноқилҳои навъи p мебошад. Аз сабаби сахтии аз ҳад зиёд он маводи сафолии техникии ба фарсуда тобовар ҳисобида мешавад, ки онро барои коркарди дигар моддаҳои ниҳоят сахт мувофиқ месозад. Илова ба хосиятҳои хуби механикӣ ва вазнинии хоси он, он барои сохтани зиреҳҳои сабук беҳтарин аст.
Истеҳсоли сафолҳои бор карбид
Хокаи карбиди бор ба таври тиҷоратӣ тавассути синтез (ки кам кардани ангидриди бор (B2O3) бо карбон) ё реаксияи магнезиотермикӣ (ки боиси реаксияи ангидриди бор бо магний дар ҳузури сиёҳи карбон) истеҳсол мешавад. Дар реаксияи аввал, маҳсулот дар маркази гудохта як пораи андозаи тухмшаклро ба вуҷуд меорад. Ин маводи тухмшаклро истихроҷ мекунанд, майда мекунанд ва сипас то андозаи донаи мувофиқ барои истифодаи ниҳоӣ резед.
Дар ҳолати реаксияи магнезиотермикӣ, карбиди стехиометрӣ бо гранулияти паст бевосита ба даст оварда мешавад, аммо он дорои наҷосат, аз ҷумла то 2% графит мебошад. Азбаски он пайвастагии ғайриорганикии ба таври ковалентӣ пайвастшуда аст, карбиди борро бе истифодаи гармӣ ва фишор дар як вақт ҷудо кардан душвор аст. Аз ин рӯ, карбиди бор аксар вақт тавассути фишори гарм бо хокаҳои тозаи тоза (2 м) дар ҳарорати баланд (2100–2200 °C) дар фазои вакуум ё инертӣ ба шаклҳои зич мубаддал мешавад.
Усули дигари истеҳсоли карбиди бор ин бе фишор дар ҳарорати хеле баланд (2300–2400 °C) мебошад, ки ба нуқтаи обшавии карбиди бор наздик аст. Барои кам кардани ҳарорате, ки барои зичшавӣ дар ин раванд зарур аст, ба омехтаи хока маводи оксиген, ба монанди гилхок, Cr, Co, Ni ва шиша илова карда мешаванд.
Барномаҳои керамикаи бор карбиди
Бор Карбид барои барномаҳои гуногун дорад.
Бор карбиди ҳамчун агенти пошидан ва абразивӣ истифода мешавад.
Карбиди бор дар шакли хока барои истифода ба сифати агенти абразивӣ ва лопинг бо суръати баланди тозакунии мавод ҳангоми коркарди маводи ултра сахт мувофиқ аст.
Карбиди бор барои истеҳсоли соплоҳои таркиши сафолӣ истифода мешавад.
Карбиди бор ба фарсудашавӣ бениҳоят тобовар аст ва онро барои таркондани соплоҳо ҳангоми синтеризатсия маводи олӣ месозад. Ҳатто вақте ки бо агентҳои тарканда хеле сахт абразивӣ истифода бурда мешавадба монанди корунд ва кремний карбиди, қудрати таркиш бетағйир боқӣ мемонад, фарсудашавии ҳадди аққал вуҷуд дорад ва соплоҳо устувортаранд.
Карбиди бор ҳамчун маводи муҳофизати баллистикӣ истифода мешавад.
Карбиди бор муқоисаи баллистикиро бо муҳофизати пӯлоди зиреҳпӯш ва оксиди алюминий таъмин мекунад, аммо бо вазни хеле камтар. Тачхизоти хозираи харбй гайр аз вазни кам бо дарачаи баланди сахтгирй, кувваи фишурдан ва модули баланди чандирии хос аст. Бор карбид бартар аз ҳама маводи алтернативии дигар барои ин барнома аст.
Бор карбиди ҳамчун абсорбери нейтронӣ истифода мешавад.
Дар муҳандисӣ муҳимтарин абсорбери нейтронӣ B10 мебошад, ки ҳамчун карбиди бор дар идоракунии реактори ҳастаӣ истифода мешавад.
Сохтори атомии бор онро ба як абсорбери самараноки нейтронӣ табдил медиҳад. Махсусан, изотопи 10B, ки дар тақрибан 20% фаровонии табиии он мавҷуд аст, бахшҳои баланди ҳастаӣ дорад ва метавонад нейтронҳои гармиро, ки дар натиҷаи реаксияи тақсимшавии уран тавлид мешаванд, гирад.
Диски бор карбиди дараҷаи ядроӣ барои азхудкунии нейтронҳо
