صفحه محافظ بدنه سرامیکی B4C، کاشی محافظ کاربید بورون

ویژگی‌های عملکردی ورق‌های سرامیکی کاربید بور

1. سختی فوق‌العاده بالا و مقاومت در برابر سایش: سختی موهرس کاربید بور 9.3 است که تنها پس از الماس و نیترید بور مکعبی قرار دارد. سختی ریز آن تقریباً 50 گیگاپاسکال است و مقاومت آن در برابر سایش به‌مراتب بهتر از فلزات و مواد سرامیکی متداولی مانند آلومینا است.

2. چگالی پایین و استحکام بالا: چگالی آن 2.47 تا 2.55 گرم بر سانتی‌متر مکعب است که به‌طور قابل توجهی کمتر از فولاد و سرامیک کاربید سیلیسیوم است. در دمای اتاق، استحکام خمشی آن می‌تواند به 300 تا 400 مگاپاسکال برسد و ترکیبی از سبکی و استحکام ساختاری را ارائه دهد.

3. مقاومت در برابر دمای بالا و اکسیداسیون: نقطه ذوب ورق‌های سرامیکی کاربید بور 2450 درجه سانتی‌گراد است و می‌توانند در محیط بی‌اثر به طور پایدار بالاتر از 2000 درجه سانتی‌گراد کار کنند. در هوای آزاد، واکنش اکسیداسیون زیر 600 درجه سانتی‌گراد کند است. هنگامی که دما از 800 درجه سانتی‌گراد فراتر رود، لایه متراکم اکسید B₂O₃ روی سطح تشکیل می‌شود که از اکسیداسیون بیشتر مواد داخلی جلوگیری می‌کند.

4. ظرفیت جذب نوترون: ایزوتوپ ¹⁰B موجود در کاربید بور دارای سطح مقطع جذب بالایی برای نوترون‌ها است و پس از جذب نوترون، محصولات رادیواکتیو با عمر طولانی تولید نمی‌کند. این ماده یک ماده ایده‌آل برای محافظت و کنترل نوترون در صنعت هسته‌ای محسوب می‌شود.

5. پایداری شیمیایی و خواص الکتریکی: در دمای محیط، ورق‌های سرامیکی کاربید بور به جز با اسید فلوئوریدریک، با اسیدها، بازها و اغلب حلال‌های آلی واکنش نمی‌دهند. این ماده نسبت به فلزات و مواد سرامیکی متداول، مقاومت بهتری در برابر خوردگی دارد و همچنین عایق الکتریکی مناسبی محسوب می‌شود.

فرآیند تولید ورق‌های سرامیکی کاربید بورون

آماده سازی پودر: روش‌های اصلی شامل روش کاهش حرارتی کربن، روش سنتز مستقیم، روش سنتز با دمای بالا خودگسترش (روش کاهش حرارتی منیزیم) و روش رسوب بخار شیمیایی و غیره می‌شود. در میان این روش‌ها، روش کاهش کربوترمال در حال حاضر مهم‌ترین روش تهیه در صنعت است، زیرا عملیات آن ساده و هزینه آن پایین است.

قالب‌گیری: می‌توان از روش‌های پرس خشک، قالب‌گیری توسط ژل و پرس هیدرواستاتیک و سایر روش‌ها استفاده کرد. در پرس خشک، پودر با مقدار کمی چسب آمیخته شده، به صورت دانه‌ریز درمی‌آید و سپس در قالب تحت فشار قرار می‌گیرد تا شکل بگیرد. در روش قالب‌گیری توسط ژل، پودر سرامیکی با مونومرهای آلی و سایر مواد مخلوط شده و سپس در قالب تزریق می‌شود تا از طریق پلیمریزاسیون مونومرها، عملیات ساخت و قالب‌گیری انجام شود. پرس هیدرواستاتیک فرآیندی است که از ویژگی انتقال یکنواخت فشار توسط مایعات استفاده می‌کند و به‌صورت یکنواخت از تمام جهات فشار را به نمونه وارد کرده و آن را شکل می‌دهد.

Sintering: روش‌های متداول سینتر کردن شامل سینتر کردن بدون فشار، سینتر کردن توسط هات پرس، سینتر کردن توسط هات ایزوستاتیک پرس و سینتر کردن پلاسمای جرقه‌ای و غیره می‌شود. سینتر کردن توسط هات پرس فرآیندی است که در آن مواد در شرایط دمای بالا و فشار بالا سینتر می‌شوند و می‌توانند محصولات سرامیکی با چگالی و استحکام بالا تولید کنند. فرآیند سینتر کردن بدون فشار ساده و کم‌هزینه است، اما دمای سینتر در آن بالا است و دانه‌ها مستعد رشد غیرطبیعی هستند.

حوزه‌های کاربرد صفحات سرامیکی کاربید بور

در زمینه حفاظت و مقاومت در برابر سایش: سرامیک‌های کاربید بورون دارای ساختار پیوند کووالانسی بسیار قوی و خواص عالی مانند سختی فوق‌العاده بالا، استحکام خمشی بالا، مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون و مقاومت خوب در برابر خوردگی هستند. این مواد، مواد بسیار باکیفیتی برای مقاومت در برابر ضربه، حرارت و سایش محسوب می‌شوند و یکی از سرامیک‌های رایج در صنعت ضد گلوله نیز محسوب می‌شوند. علاوه بر این، سرامیک‌های کاربید بورون ظرفیت جذب حرارتی قوی و ضریب انبساط حرارتی بسیار پایینی دارند که به طور مؤثر انرژی گرمایی گلوله‌ها را جذب کرده و از تغییر شکل آسان زره جلوگیری می‌کنند. در میان چندین سرامیک ضد گلوله رایج، ورق‌های سرامیکی کاربید بورون بالاترین سختی و کمترین چگالی را دارند. بنابراین همواره به عنوان یک سرامیک نسبتاً ایده‌آل برای زره‌های ضد گلوله شناخته شده است و ماده اصلی در جلیقه‌های ضد گلوله فردی، زره وسایل نقلیه نظامی و صفحات محافظ هلیکوپترها محسوب می‌شود. در همان سطح حفاظتی، وزن تجهیزات نسبت به زره فولادی بیش از ۵۰٪ کاهش می‌یابد. همچنین می‌توان آن را به قطعات صنعتی مقاوم در برابر سایش مانند نازل‌های سندبلاست و رسانه‌های سنگ‌زنی تبدیل کرد که عمر مفید آن‌ها ۵ تا ۱۰ برابر بیشتر از قطعات فلزی معمولی یا سرامیک آلومینایی است.

در صنعت هسته‌ای: از فناوری پیشرفته سینتر کردن بدون فشار برای تولید انبوه سرامیک کاربید بورون استفاده می‌شود که دارای بازده تولید بالا، قابلیت تنظیم انعطاف‌پذیر پارامترهای سرامیک و خلوص بالای محصولات کاربید بورون است. شرکت ما فرمول خاصی را برای کاربید بورون مورد استفاده در نیروگاه‌های هسته‌ای توسعه داده است. بدون افزودن عناصر دیگر، شاخص‌های مختلف سرامیک کاربید بورون سینتر شده بدون فشار، الزامات صنعت انرژی هسته‌ای را برآورده می‌کند و محصولات نیاز به ماشین‌کاری گسترده ندارند. علاوه بر این، ما قادر به تولید انبوه هسته میله‌های کنترل کاربید بورون، گلوله‌های محافظ کاربید بورون، صفحات سرباز کاربید بورون، آجرهای محافظ کاربید بورون، ورقه‌های نازک کاربید بورون و سایر محصولات جذب نوترون هستیم که به‌طور گسترده در رآکتورهای هسته‌ای استفاده می‌شوند. سرامیک کاربید بورونی که ما تولید می‌کنیم می‌تواند به‌طور مؤثر چگالی نوترون در داخل رآکتور را کنترل کند تا عملکرد پایداری حفظ شود و همچنین خطر نشت تشعشعات را در هنگام پردازش و حمل‌ونقل پسماندهای هسته‌ای کاهش دهد.

علاوه بر صنایع نظامی و انرژی هسته‌ای، صفحات سرامیکی بورکاربید به‌طور گسترده در زمینه‌های غیرنظامی مانند شیشه‌های ضد گلوله و شیشه محافظ استفاده می‌شوند.

  
پارامتر