Boro karbidas yra viena iš tvirčiausių inžinerinių medžiagų; tik deimantas ir kubinis boro nitridas yra kietesni. Su dideliu lenkimo stiprumu, geras atsparumas korozijai, ir šilumos laidumas, palankus tokioms reikmėms kaip pūtimo purkštukai ir siurblių sandarikliai. Boro karbido keramikos apdirbimas gali būti brangus ir atimantis daug laiko, nes jos žalia arba sausainių būklė neišlaiko griežtų leistinų nuokrypių ir susitraukimo sukepinimo metu maždaug 20%.
Gamybos metodai
Boro karbidas (B4C) yra viena iš kiečiausių žmogui žinomų medžiagų, gali pasigirti kietumu, panašiu į deimantų ir terminį stabilumą. Naudojamas ten, kur didelis atsparumas dilimui, stiprumas esant mažam svoriui, arba šiluminis stabilumas yra labai svarbus, pavyzdžiui, balistinių keraminių šarvų plytelių, skirtų kariniam personalui ir transporto priemonėms, apsauga nuo sprogmenų, kulkos, skeveldrų ar kitų sviedinių – dėl šių savybių B4C yra neįkainojama medžiaga.
kaip padaryti boro karbido keramiką? Tradiciškai, visiškai tankios boro karbido dalys buvo pagamintos naudojant presavimo metodus, tokius kaip karštasis presavimas arba izostatinis presavimas, taip pat kibirkštinis plazminis sukepinimas; šiuos metodus, tačiau, turi keletą trūkumų, įskaitant geometrinį sudėtingumą ir dydžio apribojimus, įrangos sąnaudų reikalavimus, taip pat sudėtingus po sukepinimo procesus, tokius kaip apdirbimas.
Čia slypi čia aprašyto išradimo reikšmė: kalbama apie boro karbido keramikos gamybos būdą, kuriame derinami žalios spalvos pranašumai, biskvitas, arba iš dalies sukepintas boro karbidas su mechaniniu būdu pagaminta boro karbido keramika.
Šis metodas apima mišrių žaliavų, turinčių amorfinį B ir C komponentą, sumaišymą su tolygiai paskirstytais anglies nano pluoštais., ir šio mišinio tuo pačiu metu sintezė ir sukepinimas naudojant SPS metodą. Taip gaunamas sukepintas kompaktas su dideliu B4C kiekiu ir puikiomis mechaninėmis savybėmis; jo sudėtis gali būti pritaikyta pakeičiant jo santykinį boro ir anglies atominį procentą, kad atitiktų skirtingas veikimo charakteristikas.
Savybės
Boro karbidas B4C yra plačiai pripažinta keraminė medžiaga, išsiskiria mažu tankiu, aukšta Hugoniot elastingumo riba ir itin aukštos kietumo savybės. Tačiau, jis kenčia nuo prasto atsparumo pažeidimams ir stiprumo, o tai riboja jo pritaikymą daugelyje sričių. Siekiant sustiprinti šias fizines-mechanines savybes, tyrėjai bandė pridėti įvairių sukepinimo priedų, įskaitant oksidus, kurių pagrindą sudaro retieji metalai, taip pat gryno silicio Si [3,6,7] bet tai gali sumažinti sukepinimo temperatūrą / slėgį, todėl susidaro tankesnė ir tankesnė medžiaga, kartu neigiamai pakeičiant kai kurias unikalias savybes, dėl kurių B4C yra išskirtinis.!
Neseniai, specialios medžiagos tapo būtinybe pažangioje elektronikoje, kosmoso ir kompiuterių technologijos. Tam reikalingas didelis terminis stabilumas ir geras atsparumas dilimui – kažkas gali patenkinti boro karbido keramiką.
Boro karbido keramika yra viena iš kiečiausių žinomų medžiagų ir pasižymi išskirtiniu stiprumu, todėl puikiai tinka naudoti kaip abrazyvas ir metalų lydinių, tokių kaip titanas, pjaustymui, aliuminio ir nerūdijančio plieno. Be to, jo stiprumas leido jį panaudoti neperšaunamų liemenių gamyboje, nes jis yra lengvesnis už plieninius šarvus ir yra atsparesnis smūgiams; atsparesnis karščiui nei aliuminis, nes gali atlaikyti aukštą temperatūrą 1,800 Celsijaus laipsniais ilgą laiką, nelydant, todėl ši medžiaga yra neįkainojama karinėse srityse ir labai atsparios keraminės versijos, kurios atlaiko didelį įtempimą, nei aliuminis gali susidoroti vienas.! Galiausiai boro karbido keramika pasižymi išskirtiniu patvarumu ir atsparumu įtempimams, o tarp jų yra didelis stiprumas.
Programos
Boro karbidas yra labai kietas, patvari medžiaga, galinti atlaikyti aukštą temperatūrą, kartu pasižyminti dideliu atsparumu dilimui. Naudojamas daugelyje pramonės sričių, tokių kaip pjovimas, šlifavimas, poliravimo ir klijavimo aplikacijos; Be to, tai yra puiki abrazyvinė medžiaga, naudojama kaip šarvai ant karinės įrangos ir transporto priemonių, tokių kaip sraigtasparniai, kuriuos reikia apsaugoti nuo sviedinių smūgių iš apačios..
Dėl savo ypatingo kietumo, Išgręžti boro karbidą gali būti labai sudėtinga – dėl to kyla ypatingų problemų statant konstrukcijas su iš šios medžiagos pagamintais keraminiais komponentais. Įprasti stakliniai gręžimo įrankiai negali lengvai į jį įsiskverbti; Vietoj to gali tekti naudoti specializuotus deimantinius grąžtus, kad būtų galima efektyviai gręžti.
Vienas iš šios problemos sprendimo būdų yra naudoti volframo karbido įdėklą skylėms išgręžti per boro karbido keramiką. Deja, šis metodas yra neefektyvus ir atima daug laiko; todėl būtų geriau rasti kitą priemonę, kuri leistų patekti į vidų, nereikėtų keisti arba išimti ir pakeisti šio konstrukcijos komponento kiekvieną kartą, kai reikia pakeisti įdėklą..
Šiame išradime aprašomas sukepintos kompaktinės boro karbido keramikos, turinčios anglies nanopluošto, gamybos būdas. (CNF) tolygiai paskirstytas visame jo paviršiuje. Keramika sukuriama tiesiogiai tuo pačiu metu sintetinant ir sukepinant amorfinį B ir C mišinį; rezultatai rodo, kad vienas toks kompaktiškas su 15% pagal tūrį CNF pasižymi puikiomis mechaninėmis savybėmis, tokiomis kaip atsparumas lenkimui (710 MPa), Vickerso kietumas (364 GPa), ir atsparumas lūžiams ŽIK (7.6 MPa*m1/2).
Privalumai
Boro karbidas yra itin kieta medžiaga, kurią galima suformuoti į įvairias formas. Jis pasižymi puikiu atsparumu dilimui ir atsparumu temperatūrai, ir netgi gali būti naudojamas kaip abrazyvas vandens srovės pjaustytuvuose metalams ir kitoms medžiagoms pjauti. Boro karbidas taip pat buvo naudojamas kaip valdymo strypų medžiaga atominėse elektrinėse, nes jis gali absorbuoti šiluminės energijos neutronus, taip pat yra netirpus azoto rūgštyje ir jo neveikia karšta vandenilio fluorido aplinka..
Boro karbido keramika gali būti gaminama naudojant įvairius procesus, įskaitant beslėgį sukepinimą aukštoje temperatūroje (paprastai vadinamas kibirkštinio plazmos sukepimu; SPS). SPS milteliai sumaišomi su anglies nanopluoštu ir sukepinami į tankias formas naudojant impulsinį nuolatinės srovės elektrinį kaitinimą; taip gaunama didelė trijų taškų lenkimo stiprio ir atsparumo dilimui keramika, iš kurios gaunami patvarūs trimis taškais lankstomi keraminės boro karbido medžiagos gabalai.