كربيد البورون #CAS12069-32-8

كربيد البورون #CAS12069-32-8

كربيد البورون عبارة عن بلورات سوداء ذات لمعان معدني، وتأتي صلابته في المرتبة الثانية بعد الماس، وهي أعلى من صلابة كربيد السيليكون؛ حيث تبلغ صلابته حسب مقياس موهس 9.3. تتميز هذه المادة بالاستقرار الكيميائي، فهي لا تتفاعل مع المحاليل الحمضية، وصيغتها الكيميائية هي B4C، بينما تبلغ كثافتها النسبية 2.52، ونقطة انصهارها 2350 درجة مئوية، أما نقطة غليانها فهي أعلى من 3500 درجة مئوية. يمكن لكربيد البورون المنصهر أن يذوب في كميات كبيرة من الكربون الغرافيتي. كما أن كربيد البورون مستقر في المحاليل الحمضية الخفيفة، لكن الأحماض المختلطة مثل حمض الكبريتيك وحمض الهيدروفلوريك، بالإضافة إلى الأحماض المختلطة مثل حمض الكبريتيك وحمض النيتريك، يمكن أن تؤدي إلى تحلل كربيد البورون. عند تسخينه إلى درجة حرارة 1000 درجة مئوية، يتأكسد ببطء ليتحول إلى ثاني أكسيد الكربون وأكسيد البورون في وجود الأكسجين. يتمتع كربيد البورون بقدرة عالية على امتصاص النيوترونات الحرارية، كما أنه مقاوم للتآكل ويمتلك خصائص شبه موصلة. في معظم الحالات، يتم استخدام كربيد البورون كمادة تحكم في المفاعلات عالية الحرارة، وزيادة تركيز عنصر البورون في كربيد البورون يمكن أن تحسن كفاءة عملية التحكم في هذه المفاعلات. تبلغ كثافة كربيد البورون 2.51 × 10³ كيلوغرام لكل متر مكعب، ونقطة انصهاره 2450 درجة مئوية، بينما يبلغ معامل التمدد الحراري له في النطاق من 20 إلى 800 درجة مئوية 4.5 × 10⁻⁶ لكل درجة مئوية.

كربيد البورون، المعروف أيضًا باسم الماس الأسود، هو مادة غير عضوية لها الصيغة الكيميائية B4C (غالبًا ما تُكتب بالرمز B12C3). عادة ما يكون مسحوقًا رماديًا أسود. وهي واحدة من أصلب ثلاث مواد معروفة (في المرتبة الثانية بعد الماس ونيتريد البورون المكعب)، وتستخدم في دروع الدبابات، والسترات المضادة للرصاص، والعديد من التطبيقات الصناعية. صلابته موس حوالي 9.5. 

تم اكتشافه في القرن التاسع عشر كمنتج ثانوي للبحث عن بوريدات المعادن، ولم تتم دراسته علميا حتى ثلاثينيات القرن العشرين. يمكن إنتاج كربيد البورون في فرن كهربائي عن طريق اختزال أكسيد البوريك بالكربون.

يمكن لكربيد البورون أن يمتص عددًا كبيرًا من النيوترونات دون تكوين أي نظائر مشعة. ولذلك، فهو ماص مثالي للنيوترونات في محطات الطاقة النووية، ويتحكم ماصات النيوترونات بشكل أساسي في معدل الانشطار النووي. يتم تصنيع كربيد البورون بشكل أساسي على شكل قضبان يمكن التحكم فيها في محطات المفاعلات النووية، ولكن في بعض الأحيان يتم تحويله إلى شكل مسحوق لزيادة مساحة السطح.

نظرًا لخصائصها ذات الكثافة المنخفضة والقوة العالية واستقرار درجات الحرارة العالية والاستقرار الكيميائي الجيد. يتم استخدامه في المواد المقاومة للتآكل، ومراحل تقوية السيراميك، وخاصة في الدروع خفيفة الوزن، وامتصاص النيوترونات في المفاعل. بالإضافة إلى ذلك، بالمقارنة مع نيتريد الماس والبورون المكعب، فإن كربيد البورون أسهل في التصنيع، وله تكلفة أقل، وبالتالي يستخدم على نطاق أوسع. يمكن أن يحل محل الماس باهظ الثمن في بعض الأماكن ويستخدم بشكل شائع في تطبيقات مثل الطحن والتلميع والحفر.

تطبيق كربيد البورون

يتم إنتاج كربيد البورون (B4C) عن طريق تفاعل درجة الحرارة العالية (حوالي 1371 إلى 2482 درجة مئوية) لأكسيد البوريك، وB2O3، والكربون في فرن من نوع المقاومة الكهربائية. وهو أسود اللون صلب لامع. يتم استخدامه على نطاق واسع كمادة كاشطة، لأن صلابته تقترب من الماس. كما أنه يستخدم كعامل صناعة السبائك، وخاصة في فولاذ الموليبدينوم.
بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامه في رسم القوالب والمقاييس، أو في الأجزاء المقاومة للحرارة مثل الفوهات. وتكون التركيبة إما B6C أو B4C؛ الأول هو الأصعب ولكنه يحتوي عادة على كمية زائدة من الجرافيت يصعب فصلها في المسحوق. وبالتالي يمكن استخدامه كعامل مزيل للأكسدة في صب النحاس، وكذلك في اللف، حيث يعمل الجرافيت كمواد تشحيم. Borofluxis B4C مع رقائق الجرافيت، المستخدمة كتدفق صب. يتم تصنيع أجزاء B4C بالضغط الساخن، والتلبيد، والتلبيد-HIPing (HIP = الضغط المتوازن الساخن). صناعيا، يتم التكثيف عن طريق الضغط الساخن (2100 إلى 2200 درجة مئوية، 20 إلى 40 ميجا باسكال) في الأرجون. يتم الحصول على أفضل الخصائص عند تكثيف المسحوق الناعم النقي بدون إضافات. من الممكن إجراء تلبيد بدون ضغط إلى كثافة عالية باستخدام مسحوق متناهية الصغر، مع إضافات (خاصة الكربون). أقل تكلفة من الضغط الساخن، كما يمكن استخدام التلبيد لأشكال أكثر تعقيدًا.
تشتمل تركيبات الأجزاء الخاصة على ربط B4C مع سيليكات الصوديوم المنصهرة، أو فريتات البورات، أو الزجاج، أو البلاستيك، أو المطاط لإضفاء القوة، أو الصلابة، أو مقاومة التآكل. تتمتع السيرميتات المعتمدة على B4C وMMC (خاصة Al/B4C وMg/B4C وTi/B4C) وCMC (على سبيل المثال، TiB2/B4C) بخصائص فريدة، بما في ذلك الأداء الباليستي الفائق، مما يجعل هذه المواد مناسبة للتطبيقات المتخصصة للغاية. إن قوة درجات الحرارة العالية، وخفة الوزن، ومقاومة التآكل، والصلابة تجعل هذه المركبات جذابة بشكل خاص. يمكن أن تكون أشكال B4C مرتبطة بالتفاعل باستخدام SiC كمرحلة ربط. يتم تكوين مخاليط B4C-C، ثم تتفاعل مع السيليكون لتكوين رابطة SiC. يمكن استخدام SiC أيضًا كمساعد تلبيد لـ B4C، والعكس صحيح.

كربيد البورون عبارة عن مادة سيراميكية صلبة من البورون والكربون تستخدم في دروع الدبابات والسترات المضادة للرصاص ومساحيق تخريب المحركات وامتصاص النيوترونات وأدوات القطع والقوالب وفي بطانات فرامل المركبات. وهو بمثابة إضافات مضادة للأكسدة في طوب المغنيسيا والكربون. يتم استخدامه كمقدمة في إنتاج المواد التي تحتوي على البورون مثل بوريد التيتانيوم.

كربيد البورون (B4C) عبارة عن بلورة سوداء صلبة تستخدم كمسحوق كاشط وكمادة مضافة لتقوية الأجزاء المركبة في الطائرات.

حقيقةأمر واقعمعرض ري والمعدات