Plaque de protection en céramique B4C, carreau protecteur en carbure de bore

Caractéristiques de performance des feuilles céramiques en carbure de bore

1. Dureté extrêmement élevée et résistance à l'usure : La dureté Mohs du carbure de bore est de 9,3, inférieure seulement à celle du diamant et du nitrure de bore cubique. Sa microdureté est d'environ 50 GPa, et sa résistance à l'usure est nettement supérieure à celle des métaux courants et des matériaux céramiques tels que l'alumine.

2. Faible densité et haute résistance : Sa densité est de 2,47 à 2,55 g/cm³, nettement inférieure à celle de l'acier et des céramiques au carbure de silicium. À température ambiante, sa résistance en flexion peut atteindre 300 à 400 MPa, offrant une combinaison de légèreté et de résistance structurale.

3. Résistance à haute température et à l'oxydation : Le point de fusion des feuilles en céramique de carbure de bore est de 2450 °C, et elles peuvent fonctionner de manière stable au-dessus de 2000 °C dans une atmosphère inerte. Dans l'air, la réaction d'oxydation est lente en dessous de 600 °C. Lorsque la température dépasse 800 °C, un film dense d'oxyde B₂O₃ se forme à la surface, empêchant toute oxydation supplémentaire des matériaux internes.

4. Capacité d'absorption des neutrons : L'isotope ¹⁰B contenu dans le carbure de bore possède une grande section efficace d'absorption pour les neutrons, et aucun produit radioactif à longue durée de vie n'est généré après absorption des neutrons. Il s'agit donc d'un matériau idéal pour le blindage et la régulation neutronique dans l'industrie nucléaire.

5. Stabilité chimique et propriétés électriques : À température ambiante, les feuilles en céramique de carbure de bore ne réagissent ni avec les acides, ni avec les bases, ni avec la plupart des solvants organiques, sauf avec l'acide fluorhydrique. Elles présentent une meilleure résistance à la corrosion que les métaux et les matériaux céramiques courants, ainsi qu'une bonne isolation électrique.

Procédé de fabrication de feuilles en céramique de carbure de bore

Préparation de la poudre : Les principales méthodes incluent la méthode de réduction carbothermique, la méthode de synthèse directe, la méthode de synthèse à haute température auto-propagée (méthode de réduction thermique au magnésium) et la méthode de dépôt chimique en phase vapeur, etc. Parmi celles-ci, la méthode carbothermique est actuellement la méthode de préparation la plus importante dans l'industrie en raison de sa simplicité d'opération et de son faible coût.

Pour les pièces de moulures: Le moulage par pression sèche, le moulage par injection de gel, le moulage par pression isostatique et d'autres méthodes peuvent être utilisés. Le moulage par pression sèche consiste à mélanger une poudre avec une petite quantité d'agent liant, à la granuler, puis à la comprimer dans un moule pour lui donner sa forme. Le moulage par injection de gel implique de mélanger une poudre céramique avec des monomères organiques, entre autres, puis d'injecter le mélange dans un moule afin de déclencher la polymérisation et le moulage des monomères. La pression isostatique est un procédé qui exploite la propriété des liquides de transmettre uniformément la pression, en appliquant celle-ci de manière homogène sur l'échantillon depuis toutes les directions afin de le former.

Frittage : Les méthodes de frittage courantes incluent le frittage sans pression, le frittage par pressage à chaud, le frittage par pression isostatique à chaud et le frittage par plasma étincelle, etc. Le frittage par pressage à chaud est un procédé de frittage des matériaux dans des conditions de haute température et de haute pression, permettant de produire des produits céramiques à haute densité et à haute résistance. Le procédé de frittage sans pression est simple et peu coûteux, mais la température de frittage est élevée et les grains sont sujets à une croissance anormale.

Champs d'application des feuilles céramiques au carbure de bore

Dans le domaine de la protection et de la résistance à l'usure : les céramiques au carbure de bore possèdent une structure de liaisons covalentes extrêmement fortes et des propriétés excellentes, telles qu'une dureté ultra-élevée, une grande résistance à la flexion, une excellente résistance à l'oxydation et une bonne résistance à la corrosion. Ce sont des matériaux de très haute qualité, résistants aux chocs, à la chaleur et à l'usure, et constituent également l'un des matériaux céramiques antiballes couramment utilisés. En outre, les céramiques au carbure de bore ont une forte capacité d'absorption thermique et un coefficient de dilatation thermique extrêmement faible, ce qui permet d'absorber efficacement l'énergie thermique des balles et d'empêcher facilement la déformation de l'armure. Parmi plusieurs céramiques antiballes couramment utilisées, les feuilles de céramique au carbure de bore présentent la dureté la plus élevée mais la densité la plus faible. Par conséquent, elles sont toujours considérées comme un matériau céramique relativement idéal pour les armures antiballes. Elles constituent le matériau principal des gilets pare-balles individuels, des blindages de véhicules de combat et des plaques de protection d'hélicoptères. À niveau de protection équivalent, le poids de l'équipement est réduit de plus de 50 % par rapport à l'armure en acier. Elles peuvent également être transformées en pièces industrielles résistantes à l'usure, telles que des buses de sablage et des milieux de broyage, avec une durée de vie 5 à 10 fois supérieure à celle des pièces métalliques ordinaires ou en céramique d'alumine.

Dans l'industrie nucléaire : Une technologie avancée de frittage sans pressage est adoptée pour la production en série de céramiques au carbure de bore, offrant une haute efficacité de production, un ajustement flexible des paramètres céramiques et une grande pureté des produits en carbure de bore. Notre entreprise a développé une formule spéciale de carbure de bore destinée au secteur nucléaire. Sans l'ajout d'autres éléments, les différents indicateurs des céramiques en carbure de bore frittées sans pression répondent aux exigences de l'industrie nucléaire, et les produits ne nécessitent pas d'usinage intensif. De plus, nous pouvons produire en grande quantité des cœurs de barres de contrôle en carbure de bore, des billes protectrices en carbure de bore, des plaques de blindage, des briques protectrices, des feuilles minces en carbure de bore ainsi que d'autres produits absorbants les neutrons largement utilisés dans les réacteurs nucléaires. Les céramiques au carbure de bore que nous fabriquons permettent de contrôler efficacement la densité de neutrons à l'intérieur du réacteur afin d'assurer un fonctionnement stable, tout en réduisant le risque de fuite de rayonnement lors du traitement et du transport des déchets nucléaires.

En plus des industries militaire et nucléaire, les feuilles en céramique de carbure de bore sont également largement utilisées dans des domaines civils, comme les vitres pare-balles et le verre pare-balles.

  
Paramètre