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纳米碳化硼的制备及应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-09-06 16:08  浏览次数:14

 

一,基本特性:

碳化硼,别名黑钻石,是一种无机物,化学式为B4C(供应VK-BC100),通常为灰黑色微粉。是已知最坚硬的三种材料之一(仅次于金刚石和立方相氮化硼),用于坦克车的装甲、避弹衣和很多工业应用品中。它的莫氏硬度约为9.5。黑色有光泽晶体。硬度比工业金刚石低,但比碳化硅高。与大多数陶器相比,易碎性较低。具有大的热能中子俘获截面。抗化学作用强。不受热氟化氢和硝酸的侵蚀。溶于熔化的碱中,不溶于水和酸。相对密度2.5左右,熔点2350℃。沸点3500℃。

 

它在19世纪作为金属硼化物研究的副产品被发现,直到1930年代才被科学地研究。碳化硼(供应VK-BC100)可由电炉中用碳还原三氧化二硼制得。由于制备手段的因素,碳化硼容易形成碳缺陷,导致硼碳比在很大的范围内变化而不影响其晶体结构,这往往导致其理化性能的降低。这种缺陷往往难以通过粉末衍射分辨,常常需要化学滴定以及能量损失谱确定。需要说明的是,除了B4C之外,碳化硼(供应VK-BC100)材料可能具有不同化学计量比,目前已知的B∶C化学计量比为4~10.5。

   因具有密度低、强度大、高温稳定性以及化学稳定性好的特点。在耐磨材料、陶瓷增强相,尤其在轻质装甲,反应堆中子吸收剂等方面使用。此外,和金刚石和立方氮化硼相比,碳化硼制造容易、成本低廉,因而使用更加广泛,在某些地方可以取代价格昂贵的金刚石、常见在磨削、研磨、钻孔等方面的应用。

 

二,纳米碳化硼(供应VK-BC100)的几种制备方法:

1. 碳热还原法

因具有密度低、强度大、高温稳定性以及化学稳定性好的特点。在耐磨材料、陶瓷增强相,尤其在轻质装甲,反应堆中子吸收剂等方面使用。此外,和金刚石和立方氮化硼相比,碳化硼制造容易、成本低廉,因而使用更加广泛,在某些地方可以取代价格昂贵的金刚石、常见在磨削、研磨、钻孔等方面的应用。

 

2.自蔓延高温合成法

自蔓延高温合成法,又常被称为SHS技术。这一方法是前苏联物理化学研究所的Merzhahov等发明的。该方法具有反应温度较低(1000℃~1200℃)、节约能源(利用外部能源点火后,仅靠反应放出的热量即可使燃烧波进行下去)、反应迅速等优点,所以合成出的碳化硼粉纯度较高且原始粉末粒度较细(0.1~4μm),一般不需要再破碎处理。另外,SHS过程中升温和冷却速度极快,易于形成高浓度缺陷和非平衡结构,粉末的晶形呈不规则,可以使产物具有高的活性,从而提高其烧结性能。但是极难彻底洗去产物中的硼镁杂质,会增加工艺流程及成本,这是工艺中应该进一步研究的问题。

 

3. 聚合物前驱体裂解法

低温前驱体裂解法是一种当无机物或金属醇盐经过溶液、溶胶、凝胶、固化四个过程后,再经过热处理操作成为固体化合物的方法。该方法能在分子水平上设计和控制碳化硼粉体的均匀性及粒度,从而得到超细、高纯并且均匀的纳米材料。碳源一般为甘油、柠檬酸、聚乙烯醇、葡萄糖、甘露醇、淀粉、蔗糖和纤维素等,硼源为硼酸或硼酐。

 

4. 溶胶凝胶法

该法的基本原理是易于水解的金属化合物(无机盐或金属醇盐)在某溶剂中与水发生反应,经过水解与缩聚过程逐渐凝胶化,再经过干燥烧结等处理得到所需材料。基本反应有水解反应和聚合反应,可在低温下制备高纯、粒径分布均匀、化学活性高的单多组分混合物。

选择合适的硼源、碳源而形成凝胶,本方法具有原料的分子级混合更加均匀、反应温度低、产物膨松等优点。

 

三,纳米碳化硼(供应VK-BC100)的应用

1. 控制核裂变

碳化硼(供应VK-BC100)可以吸收大量的中子而不会形成任何放射性同位素,因此它在核能发电场里他是很理想的中子吸收剂,而中子吸收剂主要是控制核分裂的速率。碳化硼在核反应炉场里主要是做成可控制的棒状,但有的时候会因为要增加表面积而把它制成粉末状。1986年切尔诺贝利核事故时,俄罗斯投下了近2000吨碳化硼和沙子后,最终使反应堆中的链式反应停止。 

 

2. 研磨材料

由于碳化硼(供应VK-BC100)在很久以前它已经作为一种粗砂研磨材料。由于它本身熔点高,不易铸成人工制品,但是通过高温熔炼粉末,它可以加工成简单的形状。用于硬质合金、宝石等硬质材料的磨削、研磨、钻孔及抛光。

 

3. 涂层涂料

碳化硼(供应VK-BC100)还可以作为军舰和直升机的陶瓷涂层,其重量轻并且有抵抗穿甲弹穿透热压涂层成整体防层的能力。

 

4. 喷嘴

    在军火工业中可用作制造枪炮喷嘴。碳化硼(供应VK-BC100),极硬又耐磨,与酸碱不起反应,耐高/低温,耐高压,密度≥2.46g/cm3;显微硬度≥3500kgf/mm2,抗弯强度≥400MPa,熔点为2450℃。因为碳化硼喷嘴具有的以上耐磨高硬度的特点,碳化硼喷砂嘴将逐渐取代已知的硬质合金/钨钢和碳化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锆等材质的喷砂嘴。

 

 

纳米碳化硼的制备及应用
网址:http://www.wanfaw.com/zixun/show-20394.html
 
 
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