Пластина захисту корпусу з кераміки боркарбіду, захисна плита з боркарбіду

Експлуатаційні характеристики керамічних листів з карбіду бору

1. Надвисока твердість і зносостійкість: твердість боркарбіду за шкалою Мооса становить 9,3, поступаючись лише алмазу та кубічному нітриду бору. Його мікротвердість становить приблизно 50 ГПа, а зносостійкість значно перевищує таку в поширених металів і керамічних матеріалів, наприклад, глинозему.

2. Низька густина та висока міцність: густина становить 2,47–2,55 г/см³, що значно менше, ніж у сталі та карбіду кремнію. За кімнатної температури межа міцності при згині може досягати 300–400 МПа, що забезпечує поєднання легкості та структурної міцності.

3. Високотемпературна стійкість і стійкість до окиснення: температура плавлення керамічних пластин боркарбіду становить 2450 °C, і вони можуть стабільно працювати понад 2000 °C в інертній атмосфері. У повітрі окиснення відбувається повільно нижче 600 °C. Коли температура перевищує 800 °C, на поверхні утворюється щільна оксидна плівка B₂O₃, яка запобігає подальшому окисненню внутрішніх матеріалів.

4. Здатність до поглинання нейтронів: ізотоп ¹⁰B, що міститься в карбіді бору, має великий переріз поглинання для нейтронів, і після поглинання нейтронів не утворюються довгоживучі радіоактивні продукти. Це ідеальний матеріал для екранування та контролю нейтронів у ядерній промисловості.

5. Хімічна стабільність та електричні властивості: при кімнатній температурі керамічні пластини з карбіду бору не реагують з кислотами, лугами та більшістю органічних розчинників, за винятком плавикової кислоти. Вони мають кращу стійкість до корозії, ніж метали та поширені керамічні матеріали, а також володіють хорошою електричною ізоляцією.

Виробничий процес керамічних пластин з карбіду бору

Підготовка порошку: Основні методи включають метод карботермічного відновлення, прямий синтез, самопоширювальний синтез при високій температурі (метод магнієвого термічного відновлення) та метод хімічного осадження з парової фази тощо. Серед них метод карботермічного відновлення на даний момент є найважливішим промисловим способом отримання через простоту операцій та низьку вартість.

Формування: Можна використовувати такі методи формування, як сухе пресування, гелеве витискання, ізостатичне пресування тощо. Формування при сухому пресуванні полягає у змішуванні порошку з невеликою кількістю зв'язуючого, грануляції та подальшому пресуванні у формі. Гелеве витискання передбачає змішування керамічного порошку з органічними мономерами тощо з подальшим введенням суміші у форму, де відбувається полімеризація мономерів та формування виробу. Ізостатичне пресування — це процес, що ґрунтується на властивості рідини рівномірно передавати тиск, при якому тиск на зразок подається рівномірно з усіх боків для його формування.

Спікання: Поширені методи спікання включають спікання без тиску, гаряче пресування, гаряче ізостатичне пресування та спікання ізотермічною плазмою тощо. Спікання гарячим пресуванням — це процес спікання матеріалів за високих температур і тиску, що дозволяє отримувати керамічні вироби з високою густиной і міцністю. Процес спікання без тиску є простим і низьковитратним, однак температура спікання висока, а зерна схильні до аномального зростання.

Галузі застосування карбідних боридних керамічних плит

У галузі захисту та зносостійкості: кераміка карбіду бору має надзвичайно міцну структуру ковалентних зв'язків і виняткові властивості, такі як ультрависока твердість, висока міцність на згин, чудова стійкість до окиснення та гарна корозійна стійкість. Це матеріали дуже високої якості, які стійкі до ударів, високих температур і зносу, а також є одними з найпоширеніших керамічних матеріалів для бронезахисту. Крім того, кераміка карбіду бору має високу здатність поглинати тепло та надзвичайно низький коефіцієнт теплового розширення, що дозволяє ефективно поглинати теплову енергію куль і запобігати деформації броні. Серед кількох поширених керамічних матеріалів для бронезахисту керамічні пластини з карбіду бору мають найвищу твердість, але найнижчу густину. Тому їх завжди вважають порівняно ідеальним керамічним матеріалом для бронезахисту. Це основний матеріал для індивідуальних бронежилетів, броні бойових машин і захисних плит гелікоптерів. На одному й тому самому рівні захисту вага обладнання знижується більш ніж на 50% у порівнянні зі сталевою бронею. Також може використовуватися для виготовлення промислових зносостійких деталей, таких як сопла для дробоструменевого оброблення та абразивні середовища, термін служби яких у 5–10 разів перевищує термін служби звичайних металевих або деталей з оксиду алюмінію.

У ядерній промисловості: Для серійного виробництва кераміки карбіду бору застосовується передова технологія спікання без пресування, яка характеризується високою ефективністю виробництва, гнучким регулюванням керамічних параметрів та високою чистотою продуктів карбіду бору. Наша компанія розробила спеціальну формулу карбіду бору для атомної енергетики. Без введення інших елементів різні показники кераміки карбіду бору, спеченої без пресування, відповідають вимогам атомної промисловості, а продукти не потребують трудомісткого механічного оброблення. Крім того, ми можемо масово виробляти сердечники керуючих стрижнів з карбіду бору, захисні кульки, екрануючі пластини, захисні цеглини, тонкі листи з карбіду бору та інші нейтронопоглинальні продукти, що широко використовуються в ядерних реакторах. Виготовлена ​​нами кераміка карбіду бору ефективно контролює густину нейтронів всередині реактора для підтримання стабільної роботи, а також зменшує ризик витоку радіації під час обробки та транспортування ядерних відходів.

Крім військової промисловості та атомної енергетики, керамічні пластини з карбіду бору широко використовуються в цивільних галузях, таких як броньоване скло та пуленепробивне скло.

  
Параметр