Bor karbid (B4C) — bor va ugleroddan tashkil topgan mustahkam keramika. Bor karbid ma'lum bo'lgan eng qattiq moddalardan biri bo'lib, kubik bor nitridi va olmosdan keyin uchinchi o'rinda turadi. Bu tank zirhlari, o'q o'tkazmaydigan jiletlar va dvigatel sabotaj kukunlari kabi turli xil muhim ilovalarda qo'llaniladigan kovalent materialdir. Aslida, bu turli xil sanoat ilovalari uchun afzal qilingan materialdir. Ushbu maqolada bor karbid va uning afzalliklari haqida qisqacha maʼlumot berilgan.
Bor karbid aynan nima?
Bor karbid ikosahedr asosidagi boridlarga xos kristall tuzilishga ega muhim kimyoviy birikmadir. Murakkab o'n to'qqizinchi asrda metall borid reaktsiyalarining yon mahsuloti sifatida topilgan. 1930-yillarga qadar uning kimyoviy formulasi borligi ma'lum emas edi, uning kimyoviy tarkibi B4C deb taxmin qilingan. Moddaning rentgen kristallografiyasi uning C-B-C zanjirlari va B12 ikosaedralaridan tashkil topgan juda murakkab tuzilishga ega ekanligini ko'rsatadi.
Bor karbidi haddan tashqari qattiqlik (Mohs shkalasi bo'yicha 9,5–9,75), ionlashtiruvchi nurlanishga chidamlilik, kimyoviy reaktsiyalarga chidamlilik va mukammal neytronlarni himoya qilish xususiyatlariga ega. Bor karbidining Vikers qattiqligi, elastik moduli va sinish chidamliligi olmosniki bilan deyarli bir xil.
Haddan tashqari qattiqligi tufayli bor karbid "qora olmos" deb ham ataladi. Shuningdek, u yarim o'tkazuvchanlik xususiyatlariga ega ekanligi ko'rsatildi, uning elektron xususiyatlarida sakrash tipidagi transport ustunlik qiladi. Bu p tipidagi yarimo'tkazgichdir. O'zining haddan tashqari qattiqligi tufayli u aşınmaya bardoshli texnik keramik material hisoblanadi, bu uni boshqa o'ta qattiq moddalarni qayta ishlash uchun mos qiladi. Yaxshi mexanik xususiyatlari va past solishtirma og'irligiga qo'shimcha ravishda, u engil zirh tayyorlash uchun idealdir.
Borli karbidli keramika ishlab chiqarish
Bor karbid kukunlari sintez (bu bor angidridini (B2O3) uglerod bilan kamaytirishni o‘z ichiga oladi) yoki magneziotermik reaksiya (bu uglerod qora ishtirokida bor angidridning magniy bilan reaksiyaga kirishishini o‘z ichiga oladi) orqali tijorat maqsadida ishlab chiqariladi. Birinchi reaksiyada mahsulot erituvchining markazida katta hajmli tuxum shaklidagi bo‘lak hosil qiladi. Tuxum shaklidagi bu material qazib olinadi, maydalanadi, so'ngra oxirgi foydalanish uchun tegishli don o'lchamiga qadar maydalanadi.
Magneziotermik reaksiyada toʻgʻridan-toʻgʻri granularligi past boʻlgan stexiometrik karbid olinadi, lekin unda aralashmalar, jumladan, 2% gacha grafit mavjud. U kovalent bog'langan noorganik birikma bo'lgani uchun bor karbidini bir vaqtda issiqlik va bosimsiz sinterlash qiyin. Shu sababli, bor karbid ko'pincha vakuum yoki inert atmosferada yuqori haroratlarda (2100–2200 °C) nozik, toza kukunlarni (2 m) issiq presslash orqali zich shakllarga ega bo'ladi.
Bor karbidini ishlab chiqarishning yana bir usuli - bu bor karbidining erish nuqtasiga yaqin bo'lgan juda yuqori haroratda (2300–2400 °C) bosimsiz sinterlash. Ushbu jarayon davomida zichlash uchun zarur bo'lgan haroratni kamaytirishga yordam berish uchun kukun aralashmasiga alumina, Cr, Co, Ni va shisha kabi sinterlash vositalari qo'shiladi.
Bor karbidli keramikaning qo'llanilishi
Bor karbid koʻp turli xil ilovalarga ega.
Bor karbid tozalash va abraziv vosita sifatida ishlatiladi.
Kukun shaklidagi bor karbid o'ta qattiq materiallarni qayta ishlashda yuqori tezlikda materiallarni olib tashlash bilan abraziv va laklash vositasi sifatida foydalanish uchun juda mos keladi.
Bor karbid keramik portlatish nozullarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Bor karbid aşınmaya juda chidamli bo'lib, uni sinterlanganda nozullarni portlatish uchun ajoyib material qiladi. Juda qattiq abraziv portlatish vositalari bilan foydalanilganda hamkorund va kremniy karbid kabi portlash kuchi bir xil bo'lib qoladi, minimal aşınma mavjud va nozullar yanada bardoshlidir.
Bor karbid ballistik himoya materiali sifatida ishlatiladi.
Bor karbid zirhli po'lat va alyuminiy oksidi bilan taqqoslanadigan ballistik himoyani ta'minlaydi, ammo og'irligi ancha past. Zamonaviy harbiy texnika past og'irlikdan tashqari, yuqori qattiqlik, bosim kuchi va yuqori elastiklik moduli bilan ajralib turadi. Bor karbid bu ilova uchun boshqa barcha muqobil materiallardan ustundir.
Bor karbid neytron yutuvchi sifatida ishlatiladi.
Muhandislik sohasida eng muhim neytron yutuvchi B10 bo'lib, yadro reaktorini boshqarishda bor karbid sifatida ishlatiladi.
Borning atom tuzilishi uni samarali neytron yutuvchiga aylantiradi. Xususan, tabiiy boyligining taxminan 20 foizida mavjud bo'lgan 10B izotopi yuqori yadro kesimiga ega va uranning parchalanish reaktsiyasi natijasida hosil bo'lgan termal neytronlarni ushlab turishi mumkin.
Neytronni yutish uchun yadroviy darajadagi bor karbid disk
