U carburu di boru hè unu di i materiali di ingegneria più duru dispunibili; solu u diamante è u nitruru di boru cubicu sò più difficili. Cù alta forza di curvatura, bona resistenza à a corrosione, è a conduttività termica favurevule à l'applicazioni cum'è ugelli di sabbiatura è guarnizioni di pompa. A machinazione di ceramica di carburu di boru pò esse à tempu caru è cunsumu di tempu per via di u so statu verde o di biscottu chì ùn mantene micca tolleranze strette è ritirata durante a sinterizzazione di circa 20%.
I metudi di fabricazione
Carbure di boru (B4C) hè unu di i materiali più duru cunnisciuti da l'omu, vantandu una durezza paragunabile à u diamante è a stabilità termica. Adupratu in applicazioni induve alta resistenza à l'usura, forza à pocu pesu, o stabilità termale hè cruciale, cum'è a prutezzione di piastrelle di armatura di ceramica balistica per u persunale militare è i veiculi contr'à splusivi, bullets, frammenti o altri proiettili – sti caratteristiche facenu B4C un materiale inestimabile.
cumu fà a ceramica di carburu di boru? Tradizionalmente, I pezzi di carburu di boru cumplettamente densi sò stati fabbricati utilizendu tecniche di pressa cum'è pressa à caldu o pressa isostatica, è ancu a sinterizzazione di plasma spark.; sti metudi, però, vene cun parechji svantaghji cumpresi cumplessità geomètrica è restrizioni di taglia, esigenze di costi di l'equipaggiu è ancu esigenti prucessi post-sinterizzazione cum'è a machining.
Quì si trova u significatu di l'invenzione descritta quì: si tratta di un metudu per pruduce una ceramica di carburu di boru chì combina i vantaghji di u verde, biscuit, o carburu di boru parzialmente sinterizzatu cù ceramica di carburu di boru usinatu-fabbricatu.
Stu metudu implica un mischju di materie prime miste chì cuntenenu un cumpunente amorfu B è C cù nanofibre di carbone in un statu dispersu uniformemente., è sottumettendu stu mischju à sintesi simultanea è sinterizazione cù u metudu SPS. Questu pruduce un compactu sinterizatu cù un altu cuntenutu di B4C è proprietà meccaniche superiori; a so cumpusizioni pò esse adattatu per alterà i so percentuali atomichi relative di boru è carbonu per e diverse caratteristiche di rendiment.
Pruprietà
U carburu di boru B4C hè un materiale ceramicu largamente ricunnisciutu, si distingue per a so bassa densità, altu limitu elasticu Hugoniot è pruprietà di durezza super-alta. Tuttavia, soffre di tolleranza di dannu poviru è forza chì limitanu e so applicazioni in parechji campi. In ordine per rinfurzà sti proprietà fisicu-mecànica, i circadori anu pruvatu à aghjunghje diversi additivi di sinterizzazione cumpresi ossidi basati nantu à metalli rari è ancu di siliciu puro Si [3,6,7] ma questi ponu diminuite a temperatura / pressione di sinterizzazione, producendu cusì materiale più densu più densu mentre alteranu negativamente alcune proprietà uniche chì facenu B4C eccezziunale.!
Recentemente, i materiali spiciali sò diventati una necessità in elettronica avanzata, tecnulugii spaziali è informatica. Questi necessitanu una alta stabilità termica è una bona resistenza à l'abrasione – qualcosa ceramica di carburu di boru pò suddisfà.
A ceramica di carburu di boru hè una di e sostanze più dure cunnisciute è vanta una forza eccezziunale, chì u rende ideale per l'usu cum'è abrasiu è per u tagliu di leghe metalliche cum'è titaniu, aluminiu è acciaio inox. Inoltre, a so forza hà permessu di esse aduprata per a fabricazione di gilet antiproiettile perchè hè più ligera di l'armatura d'acciaio cù una resistenza à l'impattu più grande.; Hè più resistente à u calore chì l'aluminiu, perchè pò resiste à a temperatura 1,800 gradi Celsius per periodi estesi senza funnu, rende stu materiale inestimabile in l'applicazioni militari è in versioni ceramiche altamente resistenti chì resistanu una grande quantità di stress chì l'aluminiu pò mai gestisce solu.! Infine, a ceramica di carburu di boru offre una durabilità estrema è una resistenza à u stress cù una grande forza essendu trà i so ranchi.
Applicazioni
U carburu di boru hè estremamente duru, materiale durable capace di resistà à e alte temperature mentre pussede una grande resistenza à l'usura. Adupratu in parechje applicazioni industriali cum'è u taglio, macinazione, applicazioni di lucidatura è lappatura; Inoltre, face un eccellente materiale abrasiu utilizatu cum'è armatura nantu à l'equipaggiu militari è i veiculi, cum'è l'elicotteri chì necessitanu prutezzione da i colpi di cunchiglia da sottu..
Per via di a so durezza estrema, U carburu di boru pò esse estremamente sfida à perforà – questu presenta prublemi particulari quandu custruisce strutture cù cumpunenti ceramichi fatti da stu materiale. Strumenti di perforazione di a macchina cunvinziunali ùn ponu micca penetrà facilmente; invece di drills di diamanti specializati ponu esse impiegati invece per operazioni di perforazione efficienti.
Un approcciu per risolve stu prublema implica l'usu di un insertu di carburu di tungstenu per perforà i buchi attraversu a ceramica di carburu di boru.. Sfurtunatamente, stu approcciu hè à tempu inefficace è cunsumanu tempu; cusì saria preferibile truvà un altru mezzu chì puderia dà accessu à l'internu senza avè bisognu di cambià o sguassate è rimpiazzà stu cumpunente di a struttura ogni volta chì un insertu deve rimpiazzà..
Questa invenzione descrive un metudu per pruduce un compactu sinterizatu di ceramica di carburu di boru chì cuntene nano fibra di carbone (CNF) distribuitu uniformemente nantu à a so superficia. A ceramica hè creata direttamente da a sintesi simultanea è a sinterizzazione di una mistura amorfa B è C; risultati mostranu chì unu tali compactu cù 15% in volume CNF mostra eccellenti proprietà meccaniche cum'è a forza di curvatura (710 MPa), Durezza Vickers (364 GPa), è a tenacità di frattura KIC (7.6 MPa*m1/2).
Beneficii
U carburu di boru hè un materiale estremamente duru chì pò esse furmatu in diverse forme. Si vanta una resistenza superiore à l'usura è a resistenza à a temperatura, è pò ancu esse usatu cum'è un abrasive in cutters jet d'acqua per taglià metalli è altri materiali. U carburu di boru hà ancu truvatu l'utilizazione cum'è materiale di barra di cuntrollu in e centrali nucleari per via di a so capacità di assorbe i neutroni di l'energia termale, è ancu esse insolubile cù l'acidu nitricu è micca affettatu da l'ambienti di fluoru di l'idrogenu caldu..
A ceramica di carburu di boru pò esse prodotta cù diversi prucessi, inclusa sinterizzazione senza pressione à alta temperatura (comunemente riferito come sinterizzazione al plasma spark; SPS). I polveri SPS sò mischiati cù nanofibra di carbonu è sinterizzati in forme dense cù u riscaldamentu elettricu di corrente diretta pulsata.; questu pruduce una alta forza di flessione in trè punti è ceramiche di resistenza à l'abrasione chì produci pezzi durabili in trè punti di materiale ceramicu di carburu di boru..