Placă de protecție corporală ceramică B4C, dale protective din carbura de bor

Caracteristici de performanță ale foilor ceramice din carbura de bor

1. Duritate extrem de mare și rezistență la uzură: Duritatea Mohs a carbidei de bor este 9,3, fiind depășită doar de diamant și nitridul de bor cubic. Microduritatea sa este de aproximativ 50 GPa, iar rezistența la uzură este semnificativ superioară față de cea a metalelor și materialelor ceramice obișnuite, cum ar fi alumină.

2. Densitate scăzută și rezistență ridicată: Densitatea sa este de 2,47–2,55 g/cm³, semnificativ mai mică decât cea a oțelului și a ceramicilor din carbura de siliciu. La temperatură ambiantă, rezistența la încovoiere poate atinge 300–400 MPa, oferind o combinație între ușurință și rezistență structurală.

3. Rezistență la temperaturi înalte și rezistență la oxidare: Punctul de topire al foilor ceramice din carbura de bor este de 2450℃, iar acestea pot funcționa stabil peste 2000℃ într-o atmosferă inertă. În aer, reacția de oxidare este lentă sub 600℃. Când temperatura depășește 800℃, pe suprafață se formează un film dens de oxid B₂O₃, care împiedică oxidarea ulterioară a materialelor interne.

4. Capacitate de absorbție a neutronilor: Izotopul ¹⁰B conținut în carbura de bor are o secțiune eficace mare de absorbție pentru neutroni, iar după absorbția neutronilor nu se generează produse radioactive cu durată lungă de viață. Este un material ideal pentru ecranare și control neutronic în industria nucleară.

5. Stabilitate chimică și proprietăți electrice: La temperatură ambiantă, foile ceramice din carbura de bor nu reacționează cu acizi, baze și majoritatea solvenților organici, cu excepția acidului fluorhidric. Are o rezistență mai bună la coroziune decât metalele și materialele ceramice obișnuite, precum și o bună izolare electrică.

Procesul de fabricare a foilor ceramice din carbura de bor

Prepararea Povestii: Principalele metode includ metoda de reducere termică a carbonului, metoda de sinteză directă, metoda de sinteză autoproagată la temperatură înaltă (metoda de reducere termică cu magneziu) și metoda de depunere chimică din fază de vapori etc. Dintre acestea, metoda de reducere carbotermică este în prezent cea mai importantă metodă de preparare în industrie, datorită operațiunii simple și costului redus.

Înfășurare: Pot fi utilizate metode precum presarea în uscat, injectarea în gel, presarea izostatică și alte metode. Presarea în uscat presupune amestecarea pulberii cu o cantitate mică de liant, granularea acestui amestec și apoi presarea în formă într-o matriță. Injectarea în gel implică amestecarea pulberii ceramice cu monomeri organici etc., urmată de injectarea într-o matriță pentru a declanșa polimerizarea și formarea monomerilor. Presarea izostatică este un proces care profita de proprietatea lichidelor de a transfera uniform presiunea, aplicând presiune eșantionului în mod uniform din toate direcțiile pentru a-l forma.

Sinterizare: Metodele comune de sinterizare includ sinterizarea fără presiune, sinterizarea prin presare la cald, sinterizarea prin presare izostatică la cald și sinterizarea cu plasmă de scânteie etc. Sinterizarea prin presare la cald este un proces de sinterizare a materialelor în condiții de temperatură și presiune ridicate, care poate produce produse ceramice cu densitate și rezistență mari. Procesul de sinterizare fără presiune este simplu și cu costuri reduse, dar necesită temperaturi ridicate de sinterizare, iar granulele tind să crească anormal.

Dominiile de aplicare ale foilor ceramice din carbura de bor

În domeniul protecției și rezistenței la uzură: ceramica de carbura de bor are o structură extrem de puternică de legături covalente și proprietăți excelente, cum ar fi duritate foarte mare, rezistență ridicată la încovoiere, rezistență excelentă la oxidare și o bună rezistență la coroziune. Sunt materiale de înaltă calitate rezistente la impact, căldură și uzură, fiind de asemenea una dintre materialele ceramice frecvent utilizate pentru blindaj antiglonț. În plus, ceramica de carbura de bor are o capacitate mare de absorbție a căldurii și un coeficient extrem de scăzut de dilatare termică, putând absorbi eficient energia termică a glonțului și prevenind deformarea ușoară a armurii. Dintre mai multe ceramici antiglonț obișnuite, plăcile din carbura de bor au cea mai mare duritate, dar și cea mai mică densitate. Prin urmare, a fost întotdeauna considerată o ceramică relativ ideală pentru armuri antiglonț. Este materialul principal pentru vestele antiglonț individuale, armura vehiculelor de luptă și plăcile de protecție ale elicopterelor. La același nivel de protecție, greutatea echipamentului este redusă cu peste 50% în comparație cu armura din oțel. De asemenea, poate fi utilizată pentru realizarea de piese industriale rezistente la uzură, cum ar fi duze pentru sablare sau medii de mărunțire, având o durată de viață de 5 până la 10 ori mai mare decât cea a pieselor obișnuite din metal sau ceramică din alumină.

În industria nucleară: Tehnologia avansată de sinterizare fără presare este adoptată pentru producția în serie a ceramicii de carbura de bor, caracterizată prin eficiență ridicată a producției, ajustare flexibilă a parametrilor ceramici și puritate mare a produselor de carbura de bor. Compania noastră a dezvoltat o formulă specială pentru carbura de bor utilizată în energetică nucleară. Fără introducerea altor elemente, diferiții indicatori ai ceramicii de carbura de bor sinterizate fără presare îndeplinesc cerințele industriei nucleare, iar produsele nu necesită prelucrări extensive. În plus, putem produce în masă miezuri de bare de control din carbura de bor, bile de protecție din carbura de bor, plăci de ecranare din carbura de bor, cărămizi de protecție din carbura de bor, foi subțiri din carbura de bor și alte produse de absorbție a neutronilor utilizate pe scară largă în reactoarele nucleare. Ceramica de carbura de bor produsă de noi poate controla eficient densitatea neutronilor din interiorul reactorului pentru menținerea unei funcționări stabile, precum și reduce riscul de scurgeri de radiații în timpul tratării și transportului deșeurilor radioactive.

În afară de industria militară și nucleară, foiile ceramice din carbura de bor sunt utilizate pe scară largă și în domeniul civil, cum ar fi geamurile antiglonț și sticla antiglonț.

  
Parametru