Карбид бора — один из самых прочных конструкционных материалов.; тверже только алмаз и кубический нитрид бора. С высокой прочностью на изгиб, хорошая коррозионная стойкость, и теплопроводность, благоприятная для таких применений, как струйные сопла и уплотнения насосов.. Обработка керамики из карбида бора может быть дорогостоящей и трудоемкой из-за того, что ее сырое или бисквитное состояние не выдерживает жестких допусков и дает усадку во время спекания примерно на 20%.
Методы изготовления
Карбид бора (B4C) один из самых твердых материалов, известных человечеству, имеет твердость, сравнимую с алмазом, и термическую стабильность.. Используется в приложениях, где высокая износостойкость., прочность при небольшом весе, или термическая стабильность имеет решающее значение, например, баллистическая керамическая броня, защита военнослужащих и транспортных средств от взрывчатых веществ., пули, осколки или другие снаряды – эти характеристики делают B4C бесценным материалом..
как сделать керамику из карбида бора? Традиционно, полностью плотные детали из карбида бора изготавливаются с использованием таких методов прессования, как горячее прессование или изостатическое прессование, а также искрово-плазменное спекание.; эти методы, однако, Поставляются с несколькими недостатками, включая геометрическую сложность и ограничения размера, Требования к затратам на оборудование, а также требуют постсвязанных процессов, таких как обработка.
Здесь заключается значение изобретения, описанного здесь: Он касается метода производства карбид -керамики бора, который сочетает в себе преимущества зеленого, бисквит, или частично спеченный карбид бора с обработанной керамикой из обработки карбида бора.
Этот метод включает смешивание смешанного сырья, содержащего аморфный компонент B и C с углеродными нано -волокнами в равномерно рассеянном состоянии, и подвергать этой смеси одновременному синтезу и спеканию с использованием метода SPS. Это производит спеченное компакт с высоким содержанием B4C и превосходными механическими свойствами; его состав можно адаптировать, изменяя относительное атомное процентное содержание бора и углерода для различных эксплуатационных характеристик..
Характеристики
Карбид бора B4C — широко известный керамический материал., отличается низкой плотностью, высокий предел упругости по Гюгонио и сверхвысокие свойства твердости. Однако, он страдает от плохой устойчивости к повреждениям и прочности, что ограничивает его применение во многих областях.. Для улучшения этих физико-механических свойств, Исследователи пробовали добавлять различные спекающие добавки, включая оксиды на основе редких металлов, а также чистый кремний Si. [3,6,7] но они могут снизить температуру/давление спекания, что приведет к получению более плотного материала, одновременно отрицательно изменяя некоторые уникальные свойства, которые делают B4C исключительным.!
Недавно, специальные материалы стали необходимостью в современной электронной, Космические и компьютерные технологии. Они требуют высокой термической стабильности, а также хорошей стойкости к истиранию. – что-то, что может удовлетворить керамика из карбида бора.
Керамика из карбида бора является одним из самых твердых известных материалов и отличается исключительной прочностью., что делает его идеальным для использования в качестве абразива и для резки металлических сплавов, таких как титан., алюминий и нержавеющая сталь. Более того, его прочность позволила использовать его для производства бронежилетов, поскольку он легче стальной брони и обладает большей ударопрочностью.; более термостойкий, чем алюминий, так как может выдерживать температуры свыше 1,800 градусов Цельсия в течение длительного времени без плавления, что делает этот материал неоценимым в военном применении и высокоэластичными керамическими версиями, которые выдерживают большие нагрузки, с которыми алюминий никогда не сможет справиться в одиночку.! Наконец, керамика из карбида бора обеспечивает крайнюю долговечность и стресс -сопротивление с большой силой среди их рядов.
Приложения
Карбид бора очень сложный, прочный материал, способный выдерживать высокие температуры, обладая отличной износостойкой стойкостью. Используется во многих промышленных приложениях, таких как резка, шлифование, Приложения для полировки и утилизации; Кроме того.
Из -за его крайней твердости, карбид бора может быть чрезвычайно сложным, чтобы просверлить – Это представляет особые проблемы при строительстве конструкций с керамическими компонентами, изготовленными из этого материала. Обычные инструменты бурения машин не могут легко проникнуть в это; вместо этого для эффективных операций бурения может потребоваться использование специализированных алмазных сверл..
Один из подходов к решению этой проблемы заключается в использовании вставки из карбида вольфрама для сверления отверстий в керамике из карбида бора.. К сожалению, этот подход неэффективен и отнимает много времени; таким образом, было бы предпочтительнее найти другое средство, которое могло бы обеспечить доступ к внутренней части без необходимости замены или удаления и замены этого компонента конструкции каждый раз, когда требуется замена вставки..
В настоящем изобретении описан способ производства спеченной прессовки из керамики из карбида бора, содержащей углеродное нановолокно. (КНФ) равномерно распределены по его поверхности. Керамика создается непосредственно путем одновременного синтеза и спекания аморфной смеси B и C.; результаты показывают, что один такой компакт с 15% по объему CNF демонстрирует превосходные механические свойства, такие как прочность на изгиб. (710 МПа), Твердость по Виккерсу (364 ГПа), и вязкость разрушения KIC (7.6 МПа*м1/2).
Преимущества
Карбид бора — чрезвычайно твердый материал, которому можно придавать различные формы.. Он обладает превосходной износостойкостью и термостойкостью., и может даже использоваться в качестве абразива в гидроабразивных резаках для резки металлов и других материалов.. Карбид бора также нашел применение в качестве материала регулирующего стержня на атомных электростанциях благодаря его способности поглощать нейтроны тепловой энергии, а также нерастворимости в азотной кислоте и невлиянию на горячую среду фтористого водорода..
Керамику из карбида бора можно производить различными способами., включая спекание без давления при высокой температуре (обычно называемое искровым плазменным спеканием; СПС). Порошки SPS смешиваются с углеродным нановолокном и спекаются в плотные формы с использованием импульсного электрического нагрева постоянным током.; это обеспечивает высокую прочность на трехточечный изгиб и стойкость к истиранию керамики, из которой производятся прочные сгибаемые в трех точках детали из керамического карбида бора..