Bor Karbür (B4C), Bor ve karbondan oluşan dayanıklı bir seramiktir. Bor Karbür, bilinen en sert maddelerden biridir ve kübik Bor nitrür ve elmasın ardından üçüncü sırada yer alır. Tank zırhı, kurşun geçirmez yelekler ve motor sabotaj tozları dahil olmak üzere çeşitli önemli uygulamalarda kullanılan kovalent bir malzemedir. Aslında, çeşitli endüstriyel uygulamalar için tercih edilen malzemedir. Bu makale, Bor Karbür ve avantajlarının bir özetini sunar.

Bor Karbür tam olarak nedir?

Bor Karbür, ikosahedral bazlı boritlere özgü tipik bir kristal yapıya sahip çok önemli bir kimyasal bileşiktir. Bileşik, on dokuzuncu yüzyılda metal borür reaksiyonlarının bir yan ürünü olarak keşfedildi. Kimyasal bileşiminin B4C olduğu tahmin edilen 1930'lara kadar kimyasal bir formüle sahip olduğu bilinmiyordu. Maddenin X-ışını kristalografisi, hem C-B-C zincirlerinden hem de B12 icosahedradan oluşan çok karmaşık bir yapıya sahip olduğunu göstermektedir.

Bor Karbür aşırı sertliğe (Mohs ölçeğinde 9,5–9,75), iyonlaştırıcı radyasyona karşı kararlılığa, kimyasal reaksiyonlara karşı dirence ve mükemmel nötron koruma özelliklerine sahiptir. Bor Karbürün Vickers sertliği, elastik modülü ve kırılma tokluğu neredeyse elmasınkilerle aynıdır.

Aşırı sertliği nedeniyle Bor Karbür, "kara elmas" olarak da adlandırılır. Elektronik özelliklerine hakim olan atlama tipi taşıma ile yarı iletken özelliklere sahip olduğu da gösterilmiştir. p tipi bir yarı iletkendir. Aşırı sertliği nedeniyle aşınmaya dayanıklı bir teknik seramik malzeme olarak kabul edilir ve bu da onu diğer aşırı sert maddelerin işlenmesi için uygun hale getirir. İyi mekanik özelliklerine ve düşük özgül ağırlığına ek olarak, hafif zırh yapmak için idealdir.

Bor Karbür Seramik Üretimi

Bor Karbür tozu ticari olarak füzyon (Bor anhidritin (B2O3) karbon ile indirgenmesini içerir) veya magneziyotermik reaksiyon (Bor anhidritin karbon karası varlığında magnezyum ile reaksiyona girmesine neden olmayı içerir) yoluyla üretilir. İlk reaksiyonda ürün, dökümhanenin merkezinde yumurta şeklinde oldukça büyük bir yumru oluşturur. Bu yumurta şeklindeki malzeme çıkarılır, ezilir ve daha sonra nihai kullanım için uygun tane boyutuna öğütülür.

Magnezyotermik reaksiyon durumunda, doğrudan düşük granülerliğe sahip stokiyometrik Karbür elde edilir, ancak %2'ye kadar grafit dahil safsızlıklara sahiptir. Kovalent bağlı inorganik bir bileşik olduğu için Bor Karbür'ün aynı anda ısı ve basınç uygulanmadan sinterlenmesi zordur. Bu nedenle, Bor Karbür sıklıkla ince, saf tozların (2 m) yüksek sıcaklıklarda (2100–2200 °C) vakum veya inert atmosferde sıcak preslenmesiyle yoğun şekillere dönüştürülür.

Bor Karbür üretmenin başka bir yöntemi, Bor Karbürün erime noktasına yakın olan çok yüksek bir sıcaklıkta (2300–2400 °C) basınçsız sinterlemedir. Bu işlem sırasında yoğunlaştırma için gerekli sıcaklığın düşürülmesine yardımcı olmak için toz karışıma alümina, Cr, Co, Ni ve cam gibi sinterleme yardımcıları eklenir.

Bor Karbür Seramiklerinin Uygulamaları

Bor Karbür birçok farklı uygulamaya sahiptir.

Bor Karbür, alıştırma ve aşındırıcı madde olarak kullanılır.

Toz halindeki Bor Karbür, ultra sert malzemeleri işlerken yüksek oranda malzeme çıkarma özelliğine sahip bir aşındırıcı ve alıştırma maddesi olarak kullanım için idealdir.

Bor Karbür seramik püskürtme nozulları üretmek için kullanılır.

Bor Karbür aşınmaya karşı son derece dirençlidir ve bu da onu sinterlendiğinde püskürtme nozulları için mükemmel bir malzeme yapar. Son derece sert aşındırıcı kumlama maddeleriyle kullanıldığında bileKorindon ve silisyum Karbür gibi, patlatma gücü aynı kalır, minimum aşınma olur ve nozüller daha dayanıklıdır.

Bor Karbür balistik koruma malzemesi olarak kullanılır.

Bor Karbür zırhlı çelik ve alüminyum okside benzer balistik koruma sağlar, ancak çok daha düşük ağırlıktadır. Modern askeri teçhizat, düşük ağırlığa ek olarak yüksek derecede sertlik, basınç dayanımı ve yüksek esneklik modülü ile karakterize edilir. Bor Karbür, bu uygulama için diğer tüm alternatif malzemelerden üstündür.

Bor Karbür nötron soğurucu olarak kullanılır.

Mühendislikte en önemli nötron soğurucu, nükleer reaktör kontrolünde Bor Karbür olarak kullanılan B10'dur.

Borun atomik yapısı onu etkili bir nötron soğurucu yapar. Özellikle, doğal bolluğunun yaklaşık %20'sinde bulunan 10B izotopu, yüksek bir nükleer kesite sahiptir ve uranyumun fisyon reaksiyonuyla üretilen termal nötronları yakalayabilir.

Nötron Absorpsiyonu İçin Nükleer Sınıf Bor Karbür Disk