컨텐츠 메뉴
● 카바이드 소개
>> 경도
>> 밀도
>> 색상과 외관
>> 전기 특성
>> 압축 강도
>> 탄성 계수
>> 골절 강인성
>> 굽힘 강도
● 붕소의 열 특성
>> 녹는 점
>> 열전도율
>> 열 팽창
>> 화학적 안정성
>> 산화 저항
>> 중성자 흡수
● Boron Carbide의 특성에 의해 활성화 된 응용 프로그램
>> 1. 탄도 갑옷
>> 3. 원자로 성분
● 도전과 한계
>> Brittleness
>> 높은 생산 비용
>> 가공 어려움
● 미래의 혁신
>> 나노 구조화 된 붕소
>> 첨가제 제조
>> 지속 가능한 합성
● 결론
● FAQ
>> 1. 붕소가 바디 갑옷에 붕소가 사용되는 이유는 무엇입니까?
>> 3. 붕소 카바이드는 실리콘 카바이드와 어떻게 비교됩니까?
>> 5. 붕소 탄화물 생산의 환경 적 영향은 무엇입니까?
붕소 카바이드 (BbC)는 인류에게 알려진 가장 단단한 합성 물질 중 하나이며, 다이아몬드와 입방 붕소 질화 붕소에 이어 두 번째입니다. 물리적, 기계적, 열 및 화학적 특성의 독특한 조합은 방어 및 항공 우주에서 원자력 및 고급 제조에 이르기까지 산업에서 필수 불가능합니다. 이 기사는 주요 재료 속성을 탐구합니다 카바이드 , 실제 응용 프로그램에 대한 그들의 영향, 그리고 그들이 제시하는 도전과 기회.
붕소 카바이드는 롬보드 랄 결정 구조에 배열 된 붕소 및 탄소 원자로 구성된 공유 세라믹 화합물이다. 19 세기 후반에 처음으로 합성 된 이후 고성능 재료 공학의 초석이되었습니다. 극심한 경도, 저밀도 및 마모, 열 및 부식에 대한 저항성은 내구성과 정밀도가 가장 중요한 응용 분야에 이상적입니다.
붕소 카바이드는 지구상에서 가장 어려운 재료 중 하나이며, MOHS 경도는 9.3이고 Vickers 경도는 30-45 GPA입니다. 이로 인해 실리콘 카바이드 (SIC) 및 알루미늄 산화 알루미늄 (Allool)보다 어려워서 가장 힘든 재료를 자르고 갈아 입을 수 있습니다. 그 경도는 엄격한 공유 결합과 밀도가 높은 원자 포장에 기인합니다.
밀도가 2.52g/cm 인 붕소는 강철 (7.8 g/cm) 및 텅스텐 카바이드 (15.6 g/cm 3보다 상당히 가볍습니다 . 3와 같은 다른 세라믹 3) 이 저밀도는 바디 갑옷 또는 항공 우주 구성 요소와 같은 경량하면서도 내구성있는 솔루션이 필요한 응용 분야에 중요합니다.
붕소는 일반적으로 금속 광택이있는 검은 색 또는 어두운 회색 결정 분말로 나타납니다. 소결 형태로 갑옷 판이나 노즐과 같은 조밀 한 제트 블랙 구성 요소로 형성 될 수 있습니다.
붕소 카바이드는 밴드 갭이 ~ 2.09 eV의 반도체로, 고온 전자 제품에서 기능 할 수 있습니다. 전기 저항력은 순도와 구조에 따라 크게 다르며, 특정 제제에서 절연에서 전도성 행동에 이르기까지 다양합니다.
붕소 카바이드는 탁월한 압축 강도 (1,710–2,200 MPa)를 나타내므로 변형없이 극도의 압력을 견딜 수 있습니다. 이 속성은 탄도에 영향을 미치는 갑옷 시스템에 필수적입니다.
젊은 모듈러스 (240–460 GPA)는 탄성 변형에 대한 강성과 저항을 반영합니다. 이 강성은 기계적 스트레스 하에서 구조적 무결성을 보장합니다.
경도에도 불구하고, 붕소 카바이드는 비교적 낮은 골절 강인성 (2.5–3.5 MPa · M 1/2 )을 가지므로 충격을받는 부서지기 쉬운 골절이 발생하기 쉽습니다. 이 제한은 스트레스가 많은 응용 프로그램에서 신중한 설계가 필요합니다.
붕소 탄화물의 굴곡 강도 (170–410 MPa)는 금속보다 연성이 적지 만 굽힘 력을 견딜 수있게합니다. SPS (Spark Plasma Sintering)와 같은 고급 소결 기술은 다공성을 줄임 으로써이 특성을 향상시킵니다.
엑스
붕소 카바이드는 2,350 ° C의 매우 높은 융점을 가지므로 원자로 또는 로켓 노즐과 같은 극한 환경에 적합합니다.
31-90 w/m · K의 열전도율을 사용하면 붕소 탄화물이 열을 효율적으로 소산하여 연삭 도구 나 용광로 구성 요소와 같은 응용 분야에서 열 충격을 방지합니다.
낮은 열 팽창 계수 (4.5–5.6 µm/m · k)는 온도 변동에 걸쳐 치수 안정성을 보장하며, 항공 우주 및 광학의 정밀 구성 요소에 중요합니다.
붕소는 대부분의 환경에서 화학적으로 불활성입니다. 산, 알칼리 및 유기 용매의 부식에 저항하지만 강한 산화제 (예 : 질산)에 장기간 노출되면이를 분해 할 수 있습니다.
1,000 ° C 이상의 온도에서, 붕소 카바이드는 산화되어 산화 붕소 (b₂O₃)와 이산화탄소 (CO₂)를 형성한다. 이것은 보호 코팅없이 고온 산화 환경에서의 사용을 제한합니다.
붕소 탄화물의 높은 중성자 흡수 단면은 원자로에서 매우 귀중하며, 여기서 핵분열 반응을 조절하기 위해 제어로드 및 차폐에 사용됩니다.
붕소 카바이드의 저밀도와 극도의 경도의 조합은 경량 갑옷과 차량 도금에 이상적입니다. 고속 발사체를 파괴하는 능력은 침투 깊이를 줄이고 군사 및 법 집행 시나리오에서 생명을 구합니다.
초 저장소로서, 붕소는 분쇄 휠, 샌드 블라스팅 노즐 및 워터젯 절단 시스템에 사용됩니다. 내마모성은 지속적인 사용하더라도 긴 서비스 수명을 보장합니다.
붕소 카바이드의 중성자 흡수 능력은 제어로드 및 원자력 발전소의 차폐에 중요합니다. 방사선에 따른 안정성은 반응기 코어에서 신뢰할 수있는 성능을 보장합니다.
열전대 외피 및 용광로 라이닝과 같은 소결 붕소 부품은 야금 및 화학적 처리에서 극도의 열과 부식성 대기를 견뎌냅니다.
붕소 탄화물의 반도체 특성은 가혹한 환경을위한 고온 센서, 방사선 검출기 및 전자 기판에서 활용됩니다.
붕소 카바이드의 낮은 골절 인성은 복합재의 더 거친 재료와 결합되지 않는 한 충격이 발생하기 쉬운 응용 분야에서의 사용을 제한합니다.
고급 붕소를 합성하려면 탄수화물 감소와 같은 에너지 집약적 인 프로세스가 필요하며 기존의 세라믹에 비해 비용을 증가시킵니다.
극도의 경도는 가공을위한 다이아몬드 코팅 도구가 필요하고 제조 복잡성을 증가시킵니다.
나노 입자 및 나노 복합물은 경도를 유지하면서 강인성을 향상시키고 생물 의학 및 항공 우주 적용에 대한 문을 열어줍니다.
3D 프린팅은 맞춤형 갑옷, 열교환 기 및 핵 성분을위한 복잡한 형상을 가능하게합니다.
연구원들은 환경 영향을 줄이기 위해 기계 화학 합성과 같은 저에너지 방법을 탐색하고 있습니다.
붕소의 비교할 수없는 경도, 가벼운 특성 및 화학적 안정성은 방어, 에너지 및 산업 분야의 고위용 응용 분야에 선택되는 재료입니다. Brittleness 및 비용과 같은 도전은 지속되지만 나노 기술 및 제조의 발전은 잠재력을 확대하고 있습니다. 산업에서는 극한 조건에서 수행되는 재료를 요구함에 따라, 붕소 탄화물은 고성능 세라믹의 최전선에 남아있을 것입니다.
저밀도와 극도의 경도는 무게를 최소화하면서 고속 발사체를 막을 수있게하여 착용자의 이동성을 향상시킵니다.
예, 용융점은 2,350 ° C이며 용광로 라이닝 및 원자로에 사용되지만 1,000 ° C 이상으로 산화됩니다.
붕소 카바이드는 더 단단하고 가볍지 만 더 부서지기 쉬운 것입니다. 실리콘 카바이드는 더 나은 골절 강인성과 열 충격 저항을 제공합니다.
그것은 순도에 기초한 저항력이 다르고 반도체입니다. 그것은 금속만큼 전도성이 아니지만 고온 전자 제품에서 기능 할 수 있습니다.
전통적인 합성 방법은 에너지 집약적이지만 기계 화학과 같은 새로운 기술은 에너지 사용과 폐기물을 줄이는 것을 목표로합니다.
