B4C 세라믹 신체 보호판 붕소 카바이드 방호 타일

붕소 카바이드 세라믹 시트의 성능 특성

1. 초고경도 및 내마모성: 붕소 카바이드의 모스 경도는 9.3으로 다이아몬드와 입방정 질소화붕소에 이어 두 번째로 높습니다. 미세경도는 약 50GPa이며, 알루미나와 같은 일반 금속 및 세라믹 재료보다 훨씬 우수한 내마모성을 지닙니다.

2. 낮은 밀도와 높은 강도: 밀도는 2.47~2.55g/cm³로, 강철 및 실리콘 카바이드 세라믹보다 현저히 낮습니다. 상온에서 굽힘 강도는 300~400MPa에 달하여 경량성과 구조적 강도를 동시에 갖추고 있습니다.

3. 내고온성 및 산화 저항성: 붕소 카바이드 세라믹 시트의 융점은 2450℃이며, 불활성 분위기에서 2000℃ 이상에서도 안정적으로 작동할 수 있습니다. 공기 중에서는 600℃ 이하에서 산화 반응이 느리며, 온도가 800℃를 초과하면 표면에 밀도 높은 B₂O₃ 산화막이 형성되어 내부 재료의 추가적인 산화를 방지합니다.

4. 중성자 흡수 능력: 붕소 카바이드에 포함된 ¹⁰B 동위원소는 중성자에 대해 높은 흡수 단면적을 가지며, 중성자를 흡수한 후 장시간 방사능을 갖는 방사성 생성물이 발생하지 않습니다. 핵산업분야에서 이상적인 중성자 차폐 및 제어 재료입니다.

5. 화학적 안정성 및 전기적 특성: 상온에서 붕소 카바이드 세라믹 시트는 수소불산(HF)을 제외하고는 산, 염기 및 대부분의 유기용매와 반응하지 않습니다. 금속 및 일반적인 세라믹 재료보다 우수한 부식 저항성을 가지며, 동시에 양호한 전기 절연성을 갖습니다.

붕소카바이드 세라믹 시트의 제조 공정

분말 준비: 주요 방법으로는 탄소 열환원법, 직접 합성법, 자기전파 고온합성법(마그네슘 열환원법), 화학 기상 증착법 등이 있다. 이 중에서 탄소열환원법은 조작이 간단하고 비용이 낮기 때문에 현재 산업계에서 가장 중요한 제조 방법이다.

: 건식 프레스 성형, 겔 주입 성형, 등방 압축 성형 및 기타 방법을 사용할 수 있다. 건식 프레스 성형은 분말에 소량의 바인더를 혼합한 후 과립화하여 금형에서 가압 성형하는 방식이다. 겔 주입 성형은 세라믹 분말을 유기 단위체 등과 혼합한 후 금형에 주입하여 단위체의 중합과 성형을 유도하는 방법이다. 등방 압축 성형은 액체가 압력을 균일하게 전달하는 특성을 이용하여 시료에 모든 방향에서 균일하게 압력을 가해 성형하는 공정이다.

시너지: 일반적인 소결 방법으로는 무압력 소결, 핫프레스 소결, 열간등방압축 소결 및 스파크 플라즈마 소결 등이 있다. 핫프레스 소결은 고온과 고압 조건에서 재료를 소결하는 공정으로서, 높은 밀도와 강도를 가진 세라믹 제품을 제조할 수 있다. 무압력 소결 공정은 간단하고 비용이 낮지만 소결 온도가 높아지며 결정립의 비정상 성장이 발생하기 쉽다.

붕화붕소 세라믹 시트의 응용 분야

보호 및 내마모성 분야에서: 붕소 카바이드 세라믹은 극도로 강한 공유 결합 구조와 초고경도, 높은 휨 강도, 우수한 산화 저항성 및 우수한 부식 저항성과 같은 뛰어난 특성을 지니고 있습니다. 이는 매우 고품질의 충격 저항성, 내열성 및 내마모성 재료이며, 또한 일반적으로 사용되는 방탄 세라믹 재료 중 하나입니다. 또한 붕소 카바이드 세라믹은 강한 열 흡수 능력과 극도로 낮은 열팽창 계수를 가지고 있어 총알의 열 에너지를 효과적으로 흡수하고 장갑의 변형을 방지할 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 여러 방탄 세라믹 중에서 붕소 카바이드 세라믹 시트는 가장 높은 경도와 가장 낮은 밀도를 가집니다. 따라서 항상 비교적 이상적인 방탄 장갑 세라믹으로 간주되어 왔으며, 개인용 방탄 조끼, 전투 차량 장갑, 헬리콥터 보호판의 핵심 소재입니다. 동일한 보호 수준에서 강철 장갑 대비 장비 무게를 50% 이상 줄일 수 있습니다. 또한 샌드블라스팅 노즐 및 연마 매체와 같은 산업용 내마모 부품으로도 제작할 수 있으며, 일반 금속 또는 알루미나 세라믹 부품보다 수명이 5~10배 더 깁니다.

원자력 산업에서: 붕소 카바이드 세라믹의 대량 생산을 위해 고급 프레스 없이 소결하는 기술이 채택되어 높은 생산 효율성, 세라믹 특성의 유연한 조정, 그리고 높은 순도의 붕소 카바이드 제품을 구현합니다. 당사는 원자력용 특수 붕소 카바이드 배합 공식을 개발하였으며, 다른 원소를 추가하지 않고도 무압소결된 붕소 카바이드 세라믹의 다양한 지표가 원자력 산업의 요구사항을 충족시킵니다. 또한 제품은 복잡한 가공을 필요로 하지 않습니다. 더불어 당사는 원자로에서 널리 사용되는 붕소 카바이드 제어봉 코어, 붕소 카바이드 보호볼, 붕소 카바이드 차폐판, 붕소 카바이드 보호벽돌, 붕소 카바이드 얇은 시트 등 다양한 중성자 흡수 제품을 대량 생산할 수 있습니다. 당사에서 생산하는 붕소 카바이드 세라믹은 원자로 내부의 중성자 밀도를 효과적으로 제어하여 안정적인 운전을 유지시키며, 핵폐기물 처리 및 운반 과정에서의 방사선 누출 위험을 줄이는 데 기여합니다.

군사 및 원자력 산업 외에도, 붕소 카바이드 세라믹 시트는 방탄 유리 및 방탄 강화유리와 같은 민수 분야에서도 널리 사용된다.

  
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