Placa de protección corporal cerámica B4C, baldosa protectora de carburo de boro

Características de rendimiento de las láminas cerámicas de carburo de boro

1. Dureza ultra alta y resistencia al desgaste: La dureza Mohs del carburo de boro es 9,3, solo superada por el diamante y el nitruro de boro cúbico. Su microdureza es aproximadamente 50 GPa, y su resistencia al desgaste es significativamente superior a la de metales y materiales cerámicos comunes como la alúmina.

2. Baja densidad y alta resistencia: Su densidad es de 2,47-2,55 g/cm³, significativamente menor que la del acero y las cerámicas de carburo de silicio. A temperatura ambiente, su resistencia a la flexión puede alcanzar 300-400 MPa, combinando ligereza y resistencia estructural.

3. Resistencia a altas temperaturas y a la oxidación: El punto de fusión de las láminas de cerámica de carburo de boro es de 2450 °C, y pueden operar establemente por encima de 2000 °C en una atmósfera inerte. En el aire, la reacción de oxidación es lenta por debajo de 600 °C. Cuando la temperatura supera los 800 °C, se forma una película densa de óxido B₂O₃ en la superficie, impidiendo la oxidación adicional de los materiales internos.

4. Capacidad de absorción de neutrones: El isótopo ¹⁰B contenido en el carburo de boro tiene una alta sección eficaz de absorción para neutrones, y no genera productos radiactivos de larga duración tras absorberlos. Es un material ideal para blindaje y control de neutrones en la industria nuclear.

5. Estabilidad química y propiedades eléctricas: A temperatura ambiente, las láminas de cerámica de carburo de boro no reaccionan con ácidos, bases ni la mayoría de disolventes orgánicos, excepto con ácido fluorhídrico. Tiene una mejor resistencia a la corrosión que los metales y materiales cerámicos comunes, y también posee buenas propiedades de aislamiento eléctrico.

Proceso de fabricación de láminas cerámicas de carburo de boro

Preparación de polvo: Los métodos principales incluyen el método de reducción térmica con carbono, el método de síntesis directa, el método de síntesis a alta temperatura autoprofundizante (método de reducción térmica con magnesio) y el método de deposición química de vapor, entre otros. Entre ellos, el método de reducción carbotérmica es actualmente el método de preparación más importante en la industria debido a su operación sencilla y bajo costo.

El moldeado: Pueden adoptarse métodos como la moldeo por prensado en seco, moldeo por inyección de gel, moldeo por prensado isostático y otros. El moldeo por prensado en seco consiste en mezclar el polvo con una pequeña cantidad de aglutinante, granularlo y luego prensarlo en forma dentro de un molde. El moldeo por inyección de gel implica mezclar el polvo cerámico con monómeros orgánicos, entre otros componentes, e inyectarlo luego en un molde para desencadenar la polimerización y el moldeo de los monómeros. El prensado isostático es un proceso que aprovecha la propiedad de los líquidos de transferir uniformemente la presión, aplicando presión a la muestra de manera uniforme desde todas las direcciones para formarla.

Sinterizado: Los métodos comunes de sinterización incluyen sinterización sin presión, sinterización por prensado en caliente, sinterización por prensado isostático en caliente y sinterización por plasma de chispa, etc. La sinterización por prensado en caliente es un proceso de sinterización de materiales bajo condiciones de alta temperatura y alta presión, lo que permite producir productos cerámicos con alta densidad y alta resistencia. El proceso de sinterización sin presión es sencillo y de bajo costo, pero la temperatura de sinterización es elevada y los granos tienden a crecer de forma anormal.

Campos de aplicación de láminas cerámicas de carburo de boro

En el campo de la protección y resistencia al desgaste: los cerámicos de carburo de boro tienen una estructura de enlace covalente extremadamente fuerte y excelentes propiedades, como dureza ultra alta, alta resistencia a la flexión, excelente resistencia a la oxidación y buena resistencia a la corrosión. Son materiales de muy alta calidad resistentes al impacto, al calor y al desgaste, y también son uno de los materiales cerámicos antibalas más utilizados. Además, los cerámicos de carburo de boro poseen una gran capacidad de absorción de calor y un coeficiente térmico de expansión extremadamente bajo, lo que permite absorber eficazmente la energía térmica de las balas y evita que la armadura se deforme fácilmente. Entre varias cerámicas antibalas comúnmente utilizadas, las láminas de cerámica de carburo de boro presentan la mayor dureza pero la menor densidad. Por ello, siempre se ha considerado un material cerámico relativamente ideal para blindajes antibalas. Es el material principal en chalecos antibalas individuales, armaduras para vehículos de combate y placas protectoras para helicópteros. Con el mismo nivel de protección, el peso del equipo se reduce en más del 50 % en comparación con la armadura de acero. También puede fabricarse en piezas industriales resistentes al desgaste, como boquillas para chorro de arena y medios de molienda, con una vida útil de 5 a 10 veces superior a la de piezas metálicas comunes o de cerámica de alúmina.

En la industria nuclear: Se utiliza una tecnología avanzada de sinterización sin prensado para la producción en lotes de cerámicas de carburo de boro, caracterizada por alta eficiencia productiva, ajuste flexible de los parámetros cerámicos y alta pureza de los productos de carburo de boro. Nuestra empresa ha desarrollado una fórmula especial para carburo de boro destinado a la energía nuclear. Sin introducir otros elementos, los diversos indicadores de las cerámicas de carburo de boro sinterizadas sin prensado cumplen con los requisitos de la industria nuclear, y los productos no requieren mecanizados extensos. Además, podemos producir en masa núcleos de barras de control de carburo de boro, esferas protectoras de carburo de boro, placas de blindaje de carburo de boro, ladrillos protectores de carburo de boro, láminas delgadas de carburo de boro y otros productos de absorción de neutrones ampliamente utilizados en reactores nucleares. Las cerámicas de carburo de boro que producimos pueden controlar eficazmente la densidad de neutrones dentro del reactor para mantener un funcionamiento estable, y también reducen el riesgo de fugas de radiación durante el tratamiento y transporte de residuos nucleares.

Además de las industrias militar y nuclear, las láminas de cerámica de carburo de boro también se utilizan ampliamente en aplicaciones civiles, como vidrios antibalas y cristales blindados.

  
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