وجهات النظر: 222 المؤلف: Lake Publish الوقت: 2025-06-12 الأصل: موقع
قائمة المحتوى
● مقدمة إلى بورون نيتريد وبورون كربيد
● التركيب الكيميائي والبنية البلورية
>> بورون نيتريد
● الخصائص الفيزيائية والميكانيكية
● الاستقرار الحراري والكيميائي
>> بورون نيتريد
● الأداء الميكانيكي ومقاومة التآكل
>> بورون نيتريد
● الخصائص الكهربائية والإلكترونية
>> بورون نيتريد
● تطبيقات بورون نيتريد وبورون كربيد
>> بورون نيتريد
● خاتمة
>> 1. ما هي الاختلافات الكيميائية الرئيسية بين نيتريد بورون وكربيد البورون؟
>> 2. ما هي المواد الأكثر صعوبة ، بورون نيتريد أو كربيد البورون؟
>> 3. هل يمكن لبورون نيتريد إجراء الكهرباء؟
>> 4. ما هي التطبيقات النموذجية لبرون كربيد البورون؟
>> 5. كيف يقارن الاستقرار الحراري لنيتريد البورون مع كربيد البورون؟
Boron Nitride و Boron Carbide هما مادة من السيراميك المتقدمة التي تشترك في عنصر البورون ولكنها تختلف اختلافًا كبيرًا في التركيب والهيكل والخصائص والتطبيقات. كلاهما يقدران في الصناعات التي تتطلب صلابة عالية ، والاستقرار الحراري ، والمقاومة الكيميائية ، ومع ذلك فهي تخدم أدوارًا متميزة بسبب خصائصها الفريدة. توفر هذه المقالة مقارنة مفصلة عن نيتريد بورون و البورون كربيد ، واستكشاف مكياجها الكيميائي ، والخصائص الفيزيائية والميكانيكية ، وطرق التصنيع ، والتطبيقات ، والمزايا. يعد فهم هذه الاختلافات أمرًا ضروريًا للمهندسين والعلماء والمصنعين عند اختيار المواد المناسبة لاستخدامات محددة.
بورون نيتريد هو مركب من البورون والنيتروجين مع الصيغة الكيميائية BN. إنه موجود في العديد من الأشكال البلورية ، بما في ذلك نيتريد البورون السداسي (H-BN) ، نيتريد البورون المكعب (C-BN) ، نيتريد رومبوهيدال البورون (R-BN) ، و Nitride بورون بورون (W-BN). يشبه نيتريد البورون السداسي الجرافيت في الهيكل ويشتهر بخصائص التشحيم ، في حين أن نيتريد البورون المكعب هو مادة خارقة في المرتبة الثانية فقط إلى الماس.
Boron Carbide هو مركب سيراميك البورون والكربون مع قياس كروي نموذجي قريب من B₄c. إنها واحدة من أصعب المواد المعروفة ، تتجاوزها فقط من قبل الماس والنيتريد البورون المكعب. يحتوي Boron Carbide على بنية بلورية معقدة تعتمد على Boron Icosahedra وسلاسل الكربون ، مما يساهم في صلابةها الاستثنائية ، وكثافة منخفضة ، وقدرات امتصاص النيوترونات.
- التكوين: ذرات البورون والنيتروجين في نسبة 1: 1.
الأشكال الكريستالية:
- سداسي BN (H-BN): بنية ذات طبقات مماثلة للجرافيت ، مع قوى فان دير وال الضعيفة بين الطبقات.
- BN Cubic (C-BN): بنية البلورة الخليفة الزنك ، صعبة للغاية وكثيفة.
- Rhombohedral و Wurtzite BN: أشكال متعددة الأشكال الأقل شيوعًا مع خصائص فريدة.
ملكيات:
- سداسي BN هو مواد تشحيم جيدة وعازل كهربائي.
- BN المكعب هو superhard ويستخدم في أدوات القطع.
- التكوين: ذرات البورون والكربون ، مع صيغة نموذجية بالقرب من B₄c ولكن متغيرات متغيرة.
- التركيب البلوري: مجموعات البورون Icosahedral المعقدة المرتبطة بذرات الكربون التي تشكل شعرية Rhombohedral.
- الخصائص: صعبة للغاية وخفيفة الوزن ومستقرة كيميائيًا.
| خاصية | نيتريد البورون (سداسي) | بورون كربيد |
|---|---|---|
| صلابة (موس) | ~ 2-3 (H-BN) ، حتى 9.5 (C-BN) | 9.5 - 9.75 |
| الكثافة (ز/سم 3) | ~ 2.1 - 3.5 | ~ 2.5 |
| الموصلية الحرارية (ث/م · ك) | عالية (~ 30-90) | معتدل (~ 30-42) |
| الموصلية الكهربائية | عازل (H-BN) ، أشباه الموصلات (C-BN) | أشباه الموصلات |
| صلابة الكسر (mpa · m^1/2^) | منخفض (~ 1-2) | معتدل (~ 3) |
| نقطة الانصهار (درجة مئوية) | ~ 2973 (تسامي) | ~ 2450 |
| الاستقرار الكيميائي | ممتاز ، خامل | ممتاز ومستقر في الأحماض والقلويات |
- مستقر للغاية كيميائيًا وحراريًا ، وخاصة في الأجواء الخاملة أو التقليل.
- يبدأ في التأكسد في درجات حرارة أعلى من 900 درجة مئوية في الهواء.
- سداسي BN مقاوم للأحماض والقلويات ولكن يمكن أن تتعرض للهجوم من قبل القلويات المركز الساخنة.
- Sublimes في درجات حرارة عالية جدا دون ذوبان.
- مستقر يصل إلى 1500 درجة مئوية في الأجواء الخاملة.
- أكسد في الهواء يبدأ حوالي 500 درجة مئوية ، مع أكسدة شديدة أعلى من 800 درجة مئوية.
- مقاومة لمعظم الأحماض والقلوية ولكن يتفاعل مع القلويات المنصهرة وبعض أكاسيد المعادن في درجات حرارة عالية.
- يمكن أن تتفاعل مع المعادن لتشكيل borides أو carbides في درجات حرارة مرتفعة.
- سداسية BN ناعمة وذاتية ، وتستخدم كمواد تشحيم صلبة.
- BN المكعب صعبة للغاية ويستخدم في أدوات القطع والخوض.
- يعرض معامل الاحتكاك المنخفض ومقاومة الصدمة الحرارية الجيدة.
- انخفاض صلابة الكسر مقارنة مع كربيد البورون.
- واحدة من أصعب المواد ، ومقاومة التآكل الممتازة.
- تستخدم في الدروع الباليستية ، والبقايا ، وأدوات القطع.
- أعلى صلابة الكسر من نيتريد بورون ، ولكن لا يزال هش مقارنة مع المعادن.
- يحافظ على الصلابة والقوة في درجات حرارة مرتفعة.
- سداسي BN هو عازل كهربائي ممتاز.
- يتصرف BN المكعب بصفته أشباه الموصلات مع فجوة واسعة النطاق.
- تستخدم كطبقات عازلة ، وطلاء عزل ، وفي الأجهزة الإلكترونية.
- أشباه الموصلات مع وجود فجوة حرفة حول 2.09 فولت.
- يعرض الموصلية من نوع P بسبب قفز آليات النقل.
- تستخدم في أجهزة الكشف عن النيوترون وتطبيقات أشباه الموصلات.
- مواد التشحيم: يوفر هيكل طبقة BN السداسي تزييتًا ممتازًا في درجات حرارة عالية.
- أدوات القطع: يتم استخدام BN المكعب في أدوات القطع والطحن للمعادن الصلبة.
- العزل الكهربائي: يستخدم في الركائز الإلكترونية والطلاء العازلة.
- الإدارة الحرارية: الموصلية الحرارية العالية تساعد تبديد الحرارة.
- الطلاء: الطلاء الواقي للارتداء ومقاومة التآكل.
- درع باليستي: خفيفة الوزن وصعبة للغاية ، وتستخدم في درع شخصي ومركبي.
- كاشطات: عجلات طحن ، وفتحات تفجير ، ووسائط تلميع.
- الصناعة النووية: امتصاص النيوترون في قضبان التحكم والدرع.
- أدوات القطع: صلابة عالية في تطبيقات القطع والآلات.
- المواد المركبة: التعزيز في مصفوفات المعادن والبوليمر.
- توليفها عن طريق رد فعل أكسيد البورون مع الأمونيا أو النيتروجين في درجات حرارة عالية.
- يتم إنتاج BN السداسي عن طريق ترسب البخار الكيميائي أو التلبيد.
- يتم تصنيع BN المكعب في ظل الظروف العالية للضغط ودرجة الحرارة.
- التي تنتجها الحد من أكسيد البورون مع الكربون في درجات حرارة عالية.
- الضغط الساخن أو التلبد المستخدمة لتشكيل السيراميك الكثيف.
- يتطلب قياس العناصر المتكافئة المعقدة تحكمًا دقيقًا أثناء التوليف.
يعد كل من Boron Nitride و Boron Carbide سيراميكًا استثنائيًا يستند إلى البورون مع تركيبات وخصائص مميزة. يقدم Boron Nitride مزايا فريدة من نوعها كعازل كهربائي ، مواد مواد تشحيم ، ومواد قطع ، وخاصة في أشكالها السداسية والمكعبة. يبرز Boron Carbide بسبب صلابةه الشديدة ، وكثافة منخفضة ، وقدرات امتصاص النيوترون ، مما يجعلها مثالية للدروع البالستية والخوض والتطبيقات النووية. يعتمد الاختيار بين هذه المواد على متطلبات التطبيق المحددة ، بما في ذلك القوة الميكانيكية ، والاستقرار الحراري ، والخصائص الكهربائية ، والمقاومة الكيميائية.
يتكون نيتريد البورون من ذرات البورون والنيتروجين ، بينما يتكون كربيد البورون من ذرات البورون والكربون.
البورون كربيد أصعب عمومًا ، حيث يحتل المرتبة أسفل الماس والنيتريد البورون المكعب.
نيتريد البورون السداسي هو عازل كهربائي ، في حين أن نيتريد البورون المكعب يعرض خصائص شبه موصلة.
يستخدم البورون كربيد في الدروع الباليستية ، والخشاشات ، وقضبان التحكم النووي ، وأدوات القطع.
يحتوي نيتريد البورون على ثبات حراري أعلى ويسامي في درجات حرارة أعلى ، في حين يتأكسد كربيد البورون في درجات حرارة منخفضة.
