Rangaíl carbide bhorainn ag 9.3–9.5 ar scála Mohs, níos airde ná cruatais carbide tungstain (8.5–9.0) agus éadach (4–4.5), ag cur in áit an dara amháin i gcoinneadh frithabhrasúcháin, i ndiaidh diamaint agus boron nitride ciúbach. Le cruatas Vickers ~30 GPa, cuireann sé in aghaidh deacrachtaí faoi shuntas uafásacha áit a mbíonn ábhair bhogtha ag fáil micropharscairteacha laistigh de chloig.
Ag freatlamh thar 650 km/h, baineann cruatas an charbide bhorainne go díreach le frithabhrasúchán. Taispeántar i similitheoirí lipéid go bhfuil ráta íocaíl 12x níos ísle ná éadach daingnithe i gcomhshuíomhanna silic-abhrasúcháin. Cuirfidh a struchtúr adamhach in aghaidh deacrachtaí plastaigh, ag cosc ar theagmháil “lip formation” a fheictear go minic i nozzles carbide tungstain tar éis úsáide fada.
| Materach | Ráta Frithabhrasú (g/kg abhrasach) | Tréimhse Oibre (uair an chloig) |
|---|---|---|
| Carbide Borain | 0.08 | 750–1,200 |
| Tungsten carbide | 0.23 | 300–500 |
| Éadach ard-chromaim | 0.97 | 50–80 |
Cuireann na torthaí seo ó thriailtí spraeála gaineamh faoi smacht (P50 garnet, 80 psi) béime ar fheidhmiúil bórach carbide i bhfeabhas a chur in áit chun teip an mhéidín roimh aimsir a sheachaint.
Tá líonra cruthaithe comhscealta ar chríocha gráine den struchtúr mícigh sinterithe bórach carbide ann a dhíolann fórsaí impacht go hiondúil, ag laghdú ar dhruilbhinní stres áitiúla go dtí 37% i gcomparáid le hairgíonna traidisiúnta. Taispeánann micreascópáil i ndiaidh an triailhshaothair scamaill fhianaise gan phlé, fiú tar éis 1,000+ uair, agus tá 200–300 µm do léigear ar shleasa éadachta faoi choinníollacha identúla.
Coinníonn carbide boron a chuid struchtúir le linn sleamhnán teochta tapa a bhíonn coitianta i mbroictheáil chróchta. Laghdaíonn a choimheas íseal leathnaithe teoir an streispharsa, fiú nuair a fhaigheann teochtaí ar aisneacha níos mó ná 600°C. Cuirtear bac ar pharsadh mícigh le linn chuairteanna atá ag athrá go minic ó theo go fuar, rud a dhéanann é den chuid is fearr do áiseanna ard-fhorlacha cosúil le ullmhúchán uimíl an iarainn.
Tá carbide boron neamhghníomhach cheimiceach, agus é ag tuirse a dhéanamh in aghaidh cróchta aigéadacha nó bailíneacha agus ocsaídithe a ndéantar é a chur ar bun le fuilne. Taispeántar i staidéir neamhspleácha nach raibh aon dul don dó a fhiosraithe tar éis 500+ uair ag taispeáint pH (2–12). Cuirtear bac ar phroiblemaí piteála agus corróise a bhíonn coitianta i nozzles déanta as cróm, agus cinntítear ráta srutha cróchta comhsheasmhach thar am.
Ag 400°C, bíonn 92% d’oidhreacht fíochan an bhorain carbide coimeádta—níos fearr go mestha ná tungstine carbide (78%) agus éadach (54%). Cuireann an séasmhacht teasa seo in ann cruth a choinneáil le linn oibríochtaí faidhte, ag laghdú ar an am atá caillte. Taispeánann sonraí réalta ó bhlasáil línte forsa báis mhéadú 40% i gcomparáid le malairtí carbide faoi shondasanna leanúnacha 550°C.
Fada 5x níos faide a mhaireann nózalóirí bhóirion charbaíd ná éadach agus 1.8x níos faide ná carbaid tungstain i suíomhanna tionsclaíoch, de réir fhoilsiúcháin an Athbhreithnithe ar Fheidhmleacht Mhaisíocha Bainistí 2024. Tá sé seo bunaithe ar a ghréasacht fhórsa (30–35 GPa Vickers), a laghdaíonn caillteanas míre i leith ionsaithe gáis ard-fhórsa. Áiseanna móra sonraí áirithe:
Trí eatlamh mionpharcán a sheachaint a luascraíonn úsáid, síneann carbide bhorainn tréimhsí umhghairdeachta agus é ag cur cúram ar bhru gualaithe oiriúnach.
Nuair a bhíonn sé ag teacht le rátaí caorthachta, bíonn carbide borainn ar aghaidh thart ar 2,400 go 3,100 HV1. Cuireann sé sin i gceann carbide tuanstain, a éilíonn idir 2,300 agus 2,600 HV1, agus go mór os cionn marc carbide silicin, 1,400 go 1,600 HV1. Is é moillín eile mhór le carbide borainn ná a éadóchas éadroime, mar tá deasachtacht ann 2.5 gram in gcubic centiméadar i gcomparáid leis an 3.16 g/cm³ níos troma de chuid carbide silicin. Ciallaíonn sé sin go bhféadfadh déantóirí nozzles a thógáil a bhfuil láidir acu gan bheith chomh trom sin go mbeadh siad casta le húsáid. Tá na huimhreacha malartachais phlúchta go bunúsach beagán ar nós a chéile do na hairíonna seo, á gualach go minic idir 2 agus 4 MPa·m¹/². Ach is é atá ag cur carbide borainn i gcliar ná conas a chabhraíonn a hardacht fhíorthráthach le cosc ar phléascadh craiceál faoi lámh na sreangbhualadh iontumhalacha a théann uirlisí go minic i suímh tionsclaíocha.
Tá pointe pragha níos airde ag toinnleoga carbide bhorain, thart ar thrí déag uair is mó a bhfuil costas ag stél, ach sábhálann siad airgead sa turas fada. Tá cuartha ag comhlachtaí minniúla go laghdaíonn na toinnleoga seo, cé go bhfuil siad daor, ar chostais iomlána faoi dhó fhichid % tar éis cúig bhliana amháin toisc nach gcomhoiriúnann atá orthu a mhalartú go constaint. D’oibríochtaí bheaga atá ag rith níos lú ná 500 uair sa bhliain b’fhéidir go mbeadh carbide tuanstraim níos fearr do chéimseoireacht a mboinn ar dtús. Na himreoirí móra, áfach? Baintear a gcuid airgid ar ais de ghnáth laistigh de ocht go dhó dhéag mhí toisc go dtírtar na córais carbide bhorain sin go leor níos faide. Táimid ag labhairt faoi shaol seirbhíse a fhásgaíonn os cionn 18 míle uair, beagnach coisceann chomh fada agus is féidir le carbide tuanstraim a chaomhnú. Déanann cineál an fhianaise sin difríocht mhór nuair a bhreathnaítear ar chostais oibre thar am.
Taispeánann oibríochtaí drillála ar shléibhte torthaí iontacha nuair a úsáidtear ceannachóga boron carbide. Coinníonn na ceannachóga seo thart ar 90% dá méid bunaidh fiú tar éis a bheith ag tnúthadh ar chasáin chímenta go díreach ar feadh 2,000 uair an chloig. Tá sé sin i bhfad níos fearr ná malairtí silicon carbide a dhéanann deacracht timpeall 40% níos tapa a chaitheamh nuair a bhíonn siad ag dealach le himbreagáin ard-silica. Tá fosta fios acu ar chóirí réimse rud eile. Níl ort stopadh le hathmhainteas thart ar 35% níos mó i gcomparáid le modailí carbide tungsten sine. Tagann an difríocht seo go mór-mhaith chun cinn i réigiúin le láruidh ard salainne. Cén fáth? Ní osclaíonn boron le clóirídí mar shamhlaí eile, mar sin tá go leor den fhadhb chorrtha seo a phléascann go leor suíomh drillála.
Baineann déantúsaimis nua-aimseartha níos mó ná 98% de dhlús teoiriciúil i mbearna carbide trí scintreáil le brú ag teimpléid thar 2,200°C faoi atmaisféar rialaithe. Bainneann an próiseas seo fóid mhicreascópacha a bhíonn ina suíomh tosaithe craiceála go stairiúil. Fairsingíonn an struchtúr mheitheach homóinneach seo crua-chorracht na fráchtaí 15%, ag síneadh a saol feidhmiúil go díreach i ngnéithe ard-impacta.
Ar an lá atá ann, tá dinimicíocht shlúthán ríomhaireach nó CFD ag cumrú ar an mbealach a ndéanann innealtóirí dearadh ar na próifílí comhlaí seo a laghdaíonn tuirseacht nuair a bhíonn ábhar chrochta i gceist. Taispeánann tástáil saoil fíortha torthaí iontacha freisin: cuireann na cruthanna curvacha seo thart ar 22 faoin gcéad laghdú i gcaillteanais futa fána agus laghdaíonn siad éagóid na ballaí thart ar 31 faoin gcéad. Cad is brí leis seo go praiticiúil ná go mbíonn an trastomhas croílín seasmhach thart ar thrí huaired níos faide ná dearbhaimís díreache seanaimhle ag dealbhadh faoi sheanchoinníollacha oibriúcháin. D’fhonn fhoirne cothabhála, léiríonn sé seo níos lú deacrachtaí dúnta agus níos lú malartuithe minic thar am.
I na laethanta inniu, tá innealtóirí ag cur croích boron carbide isteach i gcomhábhar polaiméar láithreáilte le fibear charbón (CFRP). Tugann siad an comhtháthú seo ar chumas na haigéige a sheas aghaidh teitheadh agus ar chumas an chomhdhéanaimh a sheas aghaidh ionsaithe. Tá sé seo tar éis an dearadh nua-aimseartha seo a réiteach ar na bogadh meicniúla a shásann thart ar 58 faoin gcéad de na hathruithe go luath atá faighte i leaganacha roimhe seo. Agus seo eile: bíonn na comhdhéanaimh nua-aimseartha seo 14% níos éadroime ná mar a bhíodh ach bíonn siad fós in ann seasamh ag brú go dtí 150 PSI. Don phobal atá ag obair le gearraí easpaillín portáideacha, déanann an laghdú meáchain seo difríocht mhór maidir le seachadadh agus bogadh le linn oibríochtaí i ndáiríre.
EN
