Keramická ochranná doska z karbidu bóru B4C, ochranná dlaždica

Prevádzkové vlastnosti keramických dosiek z karbidu bóru

1. Extrémna tvrdosť a odolnosť proti opotrebovaniu: Mohsova tvrdosť karbidu bóru je 9,3, čo je na druhom mieste len po diamante a kubickom nitride bóru. Jeho mikrotvrdosť je približne 50 GPa a jeho odolnosť voči opotrebovaniu je výrazne lepšia v porovnaní s bežnými kovmi a keramickými materiálmi, ako je oxid hlinitý.

2. Nízka hustota a vysoká pevnosť: Jej hustota je 2,47–2,55 g/cm³, čo je výrazne nižšie ako u ocele a karbidu kremíka. Pri izbovej teplote môže dosiahnuť ohybovú pevnosť 300–400 MPa, čo znamená kombináciu nízkej hmotnosti a konštrukčnej pevnosti.

3. Odolnosť voči vysokým teplotám a oxidácii: Teplota topenia keramických platní z karbidu bóru je 2450 °C a môžu stabilne pracovať nad 2000 °C vo vzácnej atmosfére. Vo vzduchu je oxidačná reakcia pomalá pod 600 °C. Keď teplota prekročí 800 °C, na povrchu sa vytvorí hustá oxidová vrstva B₂O₃, ktorá bráni ďalšej oxidácii vnútorných materiálov.

4. Schopnosť absorpcie neutrónov: Izotop ¹⁰B obsiahnutý v karbide bóru má vysoký prierez absorpcie neutrónov a po absorpcii neutrónov nevznikajú dlhodobo žijúce rádioaktívne produkty. Je to ideálny materiál na blokovanie a riadenie neutrónov v jadrovom priemysle.

5. Chemická stabilita a elektrické vlastnosti: Pri izbovej teplote sa keramické platne z karbidu bóru nezaúčatňujú s kyselinami, zásadami a väčšinou organických rozpúšťadiel okrem fluorovodíkovej kyseliny. Majú lepšiu odolnosť voči korózii ako kovy a bežné keramické materiály, a tiež vykazujú dobrú elektrickú izoláciu.

Výrobný proces keramických plátov z karbidu bóru

Príprava prášku: Hlavné metódy zahŕňajú karbotermickú redukčnú metódu, priamu syntézu, samopodporovanú vysokoteplotnú syntézu (horčíkovú redukčnú metódu) a metódu chemického vylučovania pár (CVD). Medzi nimi je karbotermická redukčná metóda v súčasnosti najdôležitejšou priemyselnou metódou výroby vzhľadom na jednoduché ovládanie a nízke náklady.

Formovanie: Môžu sa použiť metódy lisovania za sucha, gélového vstrekovania a izostatického lisovania a ďalšie. Lisovanie za sucha zahŕňa zmiešanie prášku s malým množstvom väzby, granuláciu a následné tvarovanie v lisovej forme. Gélové vstrekovanie zahŕňa zmiešanie keramického prášku s organickými monomérmi atď., a následné vstrekovanie do formy, kde dochádza k polymerizácii a vytvrdnutiu monomérov. Izostatické lisovanie je proces, ktorý využíva schopnosť kvapaliny rovnomerne prenášať tlak, pri ktorom sa na vzorku rovnomerne pôsobí tlakom zo všetkých smerov, čím nadobúda požadovaný tvar.

Spalovanie: Bežné spekacie metódy zahŕňajú spekanie bez tlaku, horúce lisovanie, horúce izostatické lisovanie a iskrové plazmové spekanie atď. Spekanie pri horúcom lisovaní je proces spekovania materiálov za vysokých teplôt a vysokého tlaku, ktorý môže vyrábať keramické výrobky s vysokou hustotou a vysokou pevnosťou. Proces spekania bez tlaku je jednoduchý a nízkonákladový, ale spekacie teploty sú vysoké a zrny majú tendenciu k abnormálnemu rastu.

Oblasť použitia karbidu bórových keramických dosiek

V oblasti ochrany a odolnosti voči opotrebovaniu: keramika z karbidu bóru má extrémne silnú kovalentnú väzbovú štruktúru a vynikajúce vlastnosti, ako napríklad ultra vysokú tvrdosť, vysokú pevnosť v ohybe, vynikajúcu odolnosť voči oxidácii a dobrú odolnosť voči korózii. Ide o veľmi kvalitné materiály odolné voči nárazom, teplu a opotrebovaniu a sú tiež jedným z bežne používaných keramických materiálov na ochranu pred strelnými zbraňami. Okrem toho keramika z karbidu bóru má vysokú schopnosť absorbovať teplo a extrémne nízky koeficient tepelnej rozťažnosti, čo umožňuje efektívne pohlcovanie tepelnej energie striel a zabraňuje ľahkému deformovaniu pancieru. Medzi niekoľkými bežne používanými keramickými materiálmi na ochranu pred strelnými zbraňami majú platne z karbidu bóru najvyššiu tvrdosť, ale najnižšiu hustotu. Preto sa už dlho považuje za relatívne ideálny keramický materiál pre protibalistické panely. Je kľúčovým materiálom pre individuálne protibalistické vesty, pancier bojových vozidiel a ochranné dosky pre vrtuľníky. Pri rovnakej úrovni ochrany sa hmotnosť vybavenia zníži o viac ako 50 % v porovnaní s oceľovým pancierom. Môže byť tiež spracovaná na priemyselné opotrebovateľné diely, ako sú trysky pre pieskovanie alebo mlynská lopta, pričom ich životnosť je 5 až 10-krát vyššia než u bežných kovových alebo aluminovej keramiky.

V atómovom priemysle: Pre výrobu karbidu bóru vo veľkých šaržiach sa používa pokročilá technológia spekania bez lisovania, ktorá sa vyznačuje vysokou účinnosťou výroby, flexibilným nastavením keramických parametrov a vysokou čistotou produktov karbidu bóru. Naša spoločnosť vyvinula špeciálny zlož pre karbid bóru určený do jadrovej energetiky. Bez pridávania iných prvkov rôzne ukazovatele karbidu bóru spekaného bez lisovania spĺňajú požiadavky jadrového priemyslu a produkty nevyžadujú rozsiahle mechanické opracovanie. Navyše vieme hromadne vyrábať jadroty ovládacích tyčí z karbidu bóru, ochranné gule z karbidu bóru, krycia plechy z karbidu bóru, ochranné tehličky z karbidu bóru, tenké dosky z karbidu bóru a ďalšie produkty na absorpciu neutrónov, ktoré sa široko používajú v jadrových reaktoroch. Karbid bóru, ktorý vyrábame, efektívne reguluje hustotu neutrónov vo vnútri reaktora, čím zabezpečuje stabilný chod, a tiež zníži riziko úniku žiarenia pri spracovaní a preprave jadrového odpadu.

Okrem vojenského a jadrového priemyslu sa keramické platne z karbidu bóru široko používajú aj v civilných oblastiach, ako sú nábojnice a strelné sklo.

  
Parameter