Ceramisch borstelschild van B4C, beschermende plaat van boorcarbide

Prestatiekenmerken van boorcarbide keramische platen

1. Uiterst hoge hardheid en slijtvastheid: De Mohs-hardheid van boorcarbide is 9,3, slechts ondermaats in vergelijking met diamant en kubisch boornitride. De microhardheid bedraagt ongeveer 50 GPa, en de slijtvastheid is aanzienlijk beter dan die van gangbare metalen en keramische materialen zoals aluminiumoxide.

2. Lage dichtheid en hoge sterkte: De dichtheid bedraagt 2,47-2,55 g/cm³, wat significant lager is dan die van staal en siliciumcarbide keramiek. Bij kamertemperatuur kan de buigsterkte 300-400 MPa bereiken, wat een combinatie vormt van lichtgewicht en structurele sterkte.

3. Hoge temperatuurbestendigheid en oxidatiebestendigheid: Het smeltpunt van boorcarbide keramische platen is 2450 °C, en ze kunnen stabiel werken boven 2000 °C in een inerte atmosfeer. In lucht verloopt de oxidatiereactie traag onder 600 °C. Wanneer de temperatuur boven 800 °C komt, vormt zich een dichte B₂O₃-oxidefilm op het oppervlak, die verdere oxidatie van de interne materialen voorkomt.

4. Neutronenabsorptievermogen: Het ¹⁰B-isotoop dat aanwezig is in boorcarbide heeft een hoge absorptiecruissectie voor neutronen, en er worden geen langlevende radioactieve producten gevormd na het absorberen van neutronen. Het is daarom een ideale neutronenschermming en controle materiaal in de nucleaire industrie.

5. Chemische stabiliteit en elektrische eigenschappen: Bij kamertemperatuur reageren boorcarbide keramische platen niet met zuren, basen en de meeste organische oplosmiddelen, behalve met waterstoffluorzuur. Het heeft een betere corrosieweerstand dan metalen en gangbare keramische materialen, en beschikt ook over goede elektrische isolatie-eigenschappen.

Productieproces van boriumcarbide keramische platen

Poederbereiding: De belangrijkste methoden zijn de carbothermische reductiemethode, directe synthese, zelfvoortplantende hoogtemperatuursynthese (magnesiumthermische reductiemethode) en chemische dampafzetmethode, enz. Van deze methoden is de carbothermische reductiemethode momenteel de belangrijkste productiemethode in de industrie vanwege de eenvoudige bediening en lage kosten.

Gevormde: Er kunnen verschillende methoden worden toegepast, zoals persvormen op droge wijze, gielinjectievormen en isostatisch persvormen. Bij persvormen op droge wijze wordt poeder gemengd met een kleine hoeveelheid bindmiddel, gegranuleerd en vervolgens in een matrijs onder druk gebracht om de gewenste vorm te krijgen. Bij gielinjectievormen wordt keramisch poeder gemengd met organische monomeren, en daarna in een matrijs gespoten, waarbij de monomeren polymeriseren en het product vorm krijgen. Isostatisch persen is een proces dat gebruikmaakt van de eigenschap van vloeistoffen om druk gelijkmatig over te dragen, waardoor op alle zijden uniform druk op het monster wordt uitgeoefend om het te vormen.

Sintering: Algemene sintermethoden zijn onder andere sinteren zonder druk, warmpers-sinteren, warm isostatisch persen en vonkenplasma-sinteren. Warmpers-sinteren is een proces waarbij materialen worden gesintert onder hoge temperatuur- en drukomstandigheden, waardoor keramische producten met hoge dichtheid en hoge sterkte kunnen worden geproduceerd. Het sinterproces zonder druk is eenvoudig en goedkoop, maar de sintertemperatuur is hoog en de korrels zijn gevoelig voor abnormale groei.

Toepassingsgebieden van boorcarbide keramische platen

Op het gebied van bescherming en slijtvastheid: Boorcarbideceramiek heeft een uiterst sterke covalente bindingsstructuur en uitstekende eigenschappen, zoals ultrahoge hardheid, hoge buigsterkte, uitstekende oxidatiebestendigheid en goede corrosiebestendigheid. Het is een zeer hoogwaardig slagvast, hittebestendig en slijtvast materiaal, en tevens een van de veelgebruikte kogelvrije ceramische materialen. Daarnaast heeft boorcarbideceramiek een sterke warmte-absorberende capaciteit en een uiterst lage thermische uitzettingscoëfficiënt, waardoor het effectief de warmte-energie van kogels kan absorberen en voorkomt dat de bepantsering gemakkelijk vervormt. Van de verschillende veelgebruikte kogelvrije ceramische materialen hebben boorcarbideceramische platen de hoogste hardheid maar de laagste dichtheid. Daarom wordt het al geruime tijd beschouwd als een relatief ideaal kogelvrij pantserceramiek. Het is het kernmateriaal voor individuele kogelvrije vesten, bepantsering van gevechtsvoertuigen en beschermende platen voor helikopters. Bij hetzelfde beschermingsniveau wordt het gewicht van de uitrusting met meer dan 50% verlaagd in vergelijking met stalen bepantsering. Het kan ook worden verwerkt tot industriële slijtvaste onderdelen zoals straalspoelmonden en malende media, met een levensduur die 5 tot 10 keer langer is dan die van gewone metalen of aluminiumoxide-ceramische onderdelen.

In de nucleaire industrie: Voor de batchproductie van boorcarbideceramiek wordt gebruikgemaakt van geavanceerde sintertechnologie zonder persing, wat kenmerkend is voor een hoge productie-efficiëntie, flexibele aanpassing van ceramische parameters en een hoge zuiverheid van de boorcarbideproducten. Ons bedrijf heeft een speciale formule ontwikkeld voor boorcarbide in de kernenergie. Zonder andere elementen toe te voegen voldoen de diverse kengetallen van vrijgesinterde boorcarbideceramiek aan de eisen van de kernenergiesector, en de producten hoeven niet uitgebreid bewerkt te worden. Daarnaast kunnen wij op grote schaal boorcarbide regelstafkernen, boorcarbide beschermingsbollen, boorcarbide afschermlaten, boorcarbide beschermingsstenen, boorcarbide dunne platen en andere neutronenabsorberende producten produceren die veelvuldig worden gebruikt in nucleaire reactoren. De door ons geproduceerde boorcarbideceramiek kan effectief de neutronendichtheid binnen de reactor regelen om stabiele werking te garanderen, en vermindert ook het risico op stralingslekkage tijdens de behandeling en het vervoer van radioactief afval.

Naast de militaire en nucleaire industrie worden boriumcarbide keramische platen ook veel gebruikt in civiele toepassingen, zoals kogelvrije ramen en kogelvrij glas.

  
Parameter