Boron carbide is one of the toughest engineering materials available; chan eil ach daoimean agus boron nitride ciùbach nas cruaidhe. Le neart cromadh àrd, deagh aghaidh creimeadh, agus giùlan teirmeach a tha fàbharach do thagraidhean leithid nozzles sèididh agus ròin pumpaidh. Faodaidh innealachadh ceirmeag boron carbide a bhith an dà chuid daor agus ùineail air sgàth nach eil a staid uaine no bhriosgaidean a’ cumail fulangas teann agus crìonadh aig àm sintearachd le timcheall air 20%.
Dòighean saothrachaidh
Boron carbide (B4C) Is e seo aon de na stuthan as cruaidhe as aithne do dhuine, a ’bòstadh ìre cruas a tha coltach ri daoimean agus seasmhachd teirmeach. Air a chleachdadh ann an tagraidhean far a bheil strì an aghaidh caitheamh àrd, neart aig cuideam ìosal, no tha seasmhachd teirmeach deatamach, leithid dìon leacag armachd ballistic airson luchd-obrach an airm agus carbadan an aghaidh stuthan-spreadhaidh, urchair, pìosan no pìosan eile – tha na feartan sin a’ fàgail B4C na stuth luachmhor.
mar a nì thu boron carbide ceramic? Gu traidiseanta, chaidh pàirtean carbide boron làn dùmhail a dhèanamh a’ cleachdadh dhòighean brùthaidh leithid brùthadh teth no brùthadh isostatic a bharrachd air sintering plasma spark; na dòighean seo, ge-tà, thig le grunn eas-bhuannachdan a’ toirt a-steach iom-fhillteachd geoimeatrach agus cuingealachaidhean meud, riatanasan cosgais uidheamachd a bharrachd air a bhith ag iarraidh pròiseasan iar-sintering leithid innealachadh.
An seo tha cudromachd an innleachd a tha air a mhìneachadh an seo: tha e co-cheangailte ri dòigh airson ceirmeag boron carbide a dhèanamh a tha a’ cothlamadh buannachdan uaine, briosgaid, no gu ìre sintered boron carbide le ceirmeag boron carbide dèanta le inneal.
Tha an dòigh seo a’ toirt a-steach a bhith a’ measgachadh stuthan amh measgaichte anns a bheil co-phàirt amorphous B agus C le fiber carbon nano ann an staid a tha sgapte gu cothromach., agus cuir am measgachadh seo gu synthesis agus sintering aig an aon àm a’ cleachdadh modh SPS. Bidh seo a’ toirt a-mach compact sintered le susbaint àrd B4C agus feartan meacanaigeach adhartach; faodar a cho-dhèanamh a dhealbhadh le bhith ag atharrachadh na ceudadan atamach coimeasach de bhoron agus gualain airson diofar fheartan coileanaidh.
Feartan
Tha boron carbide B4C na stuth ceirmeag a tha aithnichte gu farsaing, air a chomharrachadh le dùmhlachd ìosal, crìoch àrd elastagach Hugoniot agus feartan cruas fìor àrd. Ge-tà, tha e a’ fulang le droch fhulangas milleadh agus neart a’ cuingealachadh a thagraidhean ann an iomadh raon. Gus na feartan corporra-meacanaigeach sin a neartachadh, tha luchd-rannsachaidh air feuchainn ri diofar stuthan cur-ris sintering a chuir a-steach a’ toirt a-steach ocsaidean stèidhichte air meatailtean tearc a bharrachd air silicon Si fìor [3,6,7] ach faodaidh iad sin teòthachd / cuideam sintering a lughdachadh agus mar sin a’ toirt a-mach stuth nas dùmhail fhad ‘s a tha iad ag atharrachadh cuid de fheartan sònraichte a tha a’ dèanamh B4C air leth!
O chionn ghoirid, tha stuthan sònraichte air a thighinn gu bhith riatanach ann an dealanach adhartach, àite agus teicneòlasan coimpiutair. Feumaidh iad sin seasmhachd teirmeach àrd a bharrachd air deagh sheasamh an aghaidh sgrìobadh – rudeigin as urrainn dha ceirmeag boron carbide a shàsachadh.
Is e ceirmeag boron carbide aon de na stuthan as cruaidhe a tha aithnichte agus tha neart sònraichte aige, ga dhèanamh air leth freagarrach airson a chleachdadh mar sgrìobach agus airson a bhith a’ gearradh aloidhean meatailt leithid titanium, almain agus stàilinn. A bharrachd air an sin, tha a neart air leigeil leis a bhith air a chleachdadh airson saothrachadh vest bulletproof leis gu bheil e nas aotroime na armachd stàilinn le barrachd buaidh buaidh; barrachd teas-dhìonach na alùmanum oir faodaidh e seasamh ri teòthachd thairis 1,800 ceuman Celsius airson amannan fada gun leaghadh, a’ dèanamh an stuth seo air leth luachmhor ann an tagraidhean armachd agus dreachan ceirmeag fìor sheasmhach a sheasas ri tòrr cuideam na dh’ fhaodas alùmanum a riaghladh leotha fhèin! Mu dheireadh tha ceirmeag boron carbide a’ tabhann fìor sheasmhachd agus strì an aghaidh cuideam le neart mòr am measg an rangannan.
Iarrtasan
Tha boron carbide gu math cruaidh, stuth seasmhach a tha comasach air teòthachd àrd a sheasamh fhad ‘s a tha e an aghaidh caitheamh mòr. Air a chleachdadh ann an iomadh cleachdadh gnìomhachais leithid gearradh, bleith, iarrtasan snasadh agus lapping; A bharrachd air an sin tha e a’ dèanamh stuth sgrìobach sàr-mhath air a chleachdadh mar armachd air uidheamachd armachd agus carbadan leithid heileacoptairean a dh’ fheumas dìon bho bhuillean shligean bho shìos.
Air sgàth cho cruaidh 'sa tha e, faodaidh boron carbide a bhith air leth dùbhlanach a bhith a’ drileadh troimhe – tha seo na dhuilgheadas sònraichte nuair a bhios tu a’ togail structaran le co-phàirtean ceirmeag bhon stuth seo. Chan urrainn dha innealan drileadh inneal àbhaisteach a dhol a-steach gu furasta; an àite sin is dòcha gum feumar drilean sònraichte daoimean a chleachdadh an àite sin airson obair drileadh èifeachdach.
Tha aon dòigh-obrach airson fuasgladh fhaighinn air an duilgheadas seo a’ toirt a-steach a bhith a’ cleachdadh cuir a-steach carbide tungstain gus tuill a dhrileadh tro chrèadhag boron carbide. Gu mì-fhortanach, tha an dòigh-obrach seo an dà chuid neo-èifeachdach agus a’ caitheamh ùine; mar sin bhiodh e na b’ fheàrr dòigh eile a lorg a bheireadh cothrom air an taobh a-staigh gun a bhith feumach air am pàirt seo den structar atharrachadh no a thoirt air falbh agus a chur na àite a h-uile uair a dh’ fheumar cuir a-steach a chuir na àite..
Tha an innleachd seo a’ toirt cunntas air dòigh air a bhith a’ toirt a-mach compact sintered de ceirmeag boron carbide anns a bheil carbon nano fiber (CNF) air a sgaoileadh gu cothromach thairis air an uachdar aige. Tha an ceirmeag air a chruthachadh gu dìreach le bhith a’ co-chur agus a’ seinn measgachadh amorphous B agus C aig an aon àm; tha toraidhean a 'sealltainn gu bheil aon leithid de cho-chòrdadh ri 15% a rèir meud tha CNF a’ taisbeanadh feartan meacanaigeach sàr-mhath leithid neart cromadh (710 MPA), Vickers cruas (364 GPa), agus cruas briste KIC (7.6 MPa*m1/2).
Sochairean
Tha boron carbide na stuth air leth cruaidh a dh'fhaodar a chruthachadh ann an diofar chumaidhean. Tha e nas fheàrr an aghaidh caitheamh agus strì an aghaidh teòthachd, agus faodar eadhon a chleachdadh mar sgrìob ann an luchd-gearraidh jet uisge gus meatailtean agus stuthan eile a ghearradh. Tha boron carbide cuideachd air a chleachdadh mar stuth slat-smachd ann an ionadan cumhachd niuclasach air sgàth a chomas a bhith a’ gabhail a-steach neutronan lùth teirmeach a bharrachd air a bhith so-sgaoilte le searbhag nitric agus gun bhuaidh air àrainneachdan teth hydrogen fluoride..
Faodar ceirmeag boron carbide a thoirt gu buil a’ cleachdadh diofar phròiseasan, gabhail a-steach sintering gun chuideam aig teòthachd àrd (ris an canar gu tric sintering plasma spark; SPS). Tha pùdar SPS air a mheasgachadh le carbon nanofiber agus air a chuir a-steach do chumaidhean dùmhail a’ cleachdadh teasachadh dealain sruth dhìreach pulsed.; bidh seo a’ toirt a-mach neart cromadh trì-puing àrd agus ceirmeag an aghaidh sgrìobadh a bheir a-mach pìosan seasmhach trì-phuing lùbte de stuth boron carbide ceirmeag.