碳化硼(B4C) -关于碳化硼的性质和信息

背景

碳化硼(B₄C)是已知的最坚硬的材料之一，仅次于钻石和立方氮化亚博网站下载硼。按吨位计算，它是生产的最硬的材料。最初发现于19世纪中期^th碳化硼作为金属硼化物生产的副产品，直到1930年才被详细研究。

碳化硼粉(见图1)主要由碳与B反应生成₂O_3.在电弧炉中，通过碳热还原或气相反应。商业用途B₄C粉通常需要碾磨和提纯以去除金属杂质。

碳化硼与其他非氧化材料一样，很难烧结到完全密度，需要热压或烧结亚博网站下载HIP来达到95%以上的理论密度。即使使用这些技术，为了实现在实际温度下的烧结(例如1900 - 2200°C)，通常也需要少量的掺杂剂，如细碳或碳化硅。

选B₄C可以通过气相反应技术在合适的基材上形成涂层，例如使用卤化硼或二硼烷与甲烷或其他化学碳源。

关键属性

碳化硼的特点是:

•极端的硬度

•如果不使用烧结助剂，很难烧结到相对密度高

•良好的耐化学性

•良好的核属性

•低密度

碳化硼的典型性能列于表1。

表1。碳化硼的典型特性。

财产	价值
密度(g.cm－3）	2.52
熔点(°C)	2445
硬度(Knoop 100g) (kg.mm－2）	2900 - 3580
断裂韧性(MPa.m——½）	2.9 - 3.7
杨氏模量(GPa)	450 - 470
电导率(25°C) (S)	140
热导率(25°C) (W/m.K)	30 - 42
热膨胀Co-eff。x10－6(°C)	5
热中子俘获截面(仓)	600

应用程序

磨料磨具

由于其高硬度，碳化硼粉在抛光和研磨应用中用作磨料，也在切割应用中作为松散磨料，如水射流切割。也可用于修整金刚石工具。

喷嘴

碳化硼的极高硬度使其具有优异的耐磨性和耐磨性，因此它可以作为泥浆泵送、喷砂和水射流切割的喷嘴(见图2)。

核应用程序

它能够吸收中子而不形成长寿命的放射性核素，这使得这种材料作为吸收核电厂产生的中子辐射的材料很有吸引力。碳化硼的核应用包括屏蔽，控制棒和关闭球团。

弹道盔甲

碳化硼与其他材料一起也被用作弹道装甲(包括人体或个人装甲)，其高硬度、高弹性模量和亚博网站下载低密度的组合使其具有特别高的特定阻止能力，以击败高速弹丸。

其他应用程序

其他应用包括陶瓷模具，精密零件，材料测试的蒸发船和研钵和杵。亚博网站下载

第一作者:Lucideon

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