बोरॉन कार्बाइड धात्विक चमक वाला एक काला क्रिस्टल है, जिसे काले हीरे के रूप में भी जाना जाता है, जो अकार्बनिक गैर-धातु सामग्री से संबंधित है।वर्तमान में, हर कोई बोरान कार्बाइड की सामग्री से परिचित है, जो बुलेटप्रूफ कवच के अनुप्रयोग के कारण हो सकता है, क्योंकि इसमें सिरेमिक सामग्रियों के बीच सबसे कम घनत्व है, इसमें उच्च लोचदार मापांक और उच्च कठोरता के फायदे हैं, और अच्छा उपयोग प्राप्त कर सकते हैं प्रोजेक्टाइल को अवशोषित करने के लिए सूक्ष्म-फ्रैक्चर का।भार को यथासंभव कम रखते हुए ऊर्जा का प्रभाव।लेकिन वास्तव में, बोरान कार्बाइड में कई अन्य अद्वितीय गुण हैं, जो इसे अपघर्षक, दुर्दम्य सामग्री, परमाणु उद्योग, एयरोस्पेस और अन्य क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं।
के गुणबोरोन कार्बाइड
भौतिक गुणों के संदर्भ में, बोरान कार्बाइड की कठोरता हीरे और घन बोरान नाइट्राइड के बाद ही होती है, और यह अभी भी उच्च तापमान पर उच्च शक्ति बनाए रख सकती है, जिसका उपयोग एक आदर्श उच्च तापमान पहनने के लिए प्रतिरोधी सामग्री के रूप में किया जा सकता है;बोरॉन कार्बाइड का घनत्व बहुत छोटा है (सैद्धांतिक घनत्व केवल 2.52 ग्राम/सेमी3 है), सामान्य सिरेमिक सामग्री की तुलना में हल्का है, और इसका उपयोग एयरोस्पेस क्षेत्र में किया जा सकता है;बोरॉन कार्बाइड में मजबूत न्यूट्रॉन अवशोषण क्षमता, अच्छी थर्मल स्थिरता और 2450 डिग्री सेल्सियस का पिघलने बिंदु होता है, इसलिए इसका परमाणु उद्योग में भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।बी तत्वों को जोड़कर न्यूट्रॉन की न्यूट्रॉन अवशोषण क्षमता को और बेहतर बनाया जा सकता है;विशिष्ट आकारिकी और संरचना वाली बोरॉन कार्बाइड सामग्री में विशेष फोटोइलेक्ट्रिक गुण भी होते हैं;इसके अलावा, बोरॉन कार्बाइड में उच्च गलनांक, उच्च लोचदार मापांक, कम विस्तार गुणांक और अच्छा होता है। ये फायदे इसे धातु विज्ञान, रसायन उद्योग, मशीनरी, एयरोस्पेस और सैन्य उद्योग जैसे कई क्षेत्रों में संभावित अनुप्रयोग सामग्री बनाते हैं।उदाहरण के लिए, संक्षारण-प्रतिरोधी और पहनने-प्रतिरोधी हिस्से, बुलेटप्रूफ कवच, रिएक्टर नियंत्रण छड़ें और थर्मोइलेक्ट्रिक तत्व आदि बनाना।
रासायनिक गुणों के संदर्भ में, बोरॉन कार्बाइड कमरे के तापमान पर एसिड, क्षार और अधिकांश अकार्बनिक यौगिकों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, और कमरे के तापमान पर ऑक्सीजन और हैलोजन गैसों के साथ शायद ही प्रतिक्रिया करता है, और इसके रासायनिक गुण स्थिर होते हैं।इसके अलावा, बोरॉन कार्बाइड पाउडर को स्टील बोराइडिंग एजेंट के रूप में हैलोजन द्वारा सक्रिय किया जाता है, और आयरन बोराइड फिल्म बनाने के लिए बोरॉन को स्टील की सतह पर घुसपैठ किया जाता है, जिससे सामग्री की ताकत और पहनने के प्रतिरोध में वृद्धि होती है, और इसके रासायनिक गुण उत्कृष्ट होते हैं।
हम सभी जानते हैं कि सामग्री की प्रकृति उपयोग को निर्धारित करती है, तो बोरॉन कार्बाइड पाउडर का किन अनुप्रयोगों में उत्कृष्ट प्रदर्शन होता है?के अनुसंधान एवं विकास केंद्र के इंजीनियरअर्बनमाइन्स टेक.कं, लिमिटेड ने निम्नलिखित सारांश बनाया।
का आवेदनबोरोन कार्बाइड
1. बोरोन कार्बाइड का उपयोग पॉलिशिंग अपघर्षक के रूप में किया जाता है
अपघर्षक के रूप में बोरॉन कार्बाइड का उपयोग मुख्य रूप से नीलम को पीसने और चमकाने के लिए किया जाता है।सुपरहार्ड सामग्रियों में, बोरॉन कार्बाइड की कठोरता एल्यूमीनियम ऑक्साइड और सिलिकॉन कार्बाइड की तुलना में बेहतर है, जो हीरे और क्यूबिक बोरॉन नाइट्राइड के बाद दूसरे स्थान पर है।सेमीकंडक्टर GaN/Al 2 O3 प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी), बड़े पैमाने पर एकीकृत सर्किट SOI और SOS और सुपरकंडक्टिंग नैनोस्ट्रक्चर फिल्मों के लिए नीलम सबसे आदर्श सब्सट्रेट सामग्री है।सतह की चिकनाई बहुत अधिक है और अति-चिकनी होनी चाहिए, क्षति की कोई डिग्री नहीं।नीलम क्रिस्टल (मोह कठोरता 9) की उच्च शक्ति और उच्च कठोरता के कारण, इसने प्रसंस्करण उद्यमों के लिए बड़ी कठिनाइयाँ ला दी हैं।
सामग्री और पीसने के दृष्टिकोण से, नीलम क्रिस्टल के प्रसंस्करण और पीसने के लिए सबसे अच्छी सामग्री सिंथेटिक हीरा, बोरॉन कार्बाइड, सिलिकॉन कार्बाइड और सिलिकॉन डाइऑक्साइड हैं।कृत्रिम हीरे की कठोरता बहुत अधिक है (मोह कठोरता 10) जब नीलम वेफर को पीसते हैं, तो यह सतह को खरोंच देगा, वेफर के प्रकाश संचरण को प्रभावित करेगा, और कीमत महंगी होगी;सिलिकॉन कार्बाइड काटने के बाद, खुरदरापन आरए आमतौर पर अधिक होता है और सपाटपन खराब होता है;हालाँकि, सिलिका की कठोरता पर्याप्त नहीं है (मोह कठोरता 7), और पीसने की शक्ति खराब है, जो पीसने की प्रक्रिया में समय लेने वाली और श्रम-गहन है।इसलिए, बोरान कार्बाइड अपघर्षक (मोह कठोरता 9.3) नीलमणि क्रिस्टल के प्रसंस्करण और पीसने के लिए सबसे आदर्श सामग्री बन गया है, और नीलमणि वेफर्स की दो तरफा पीसने और नीलमणि-आधारित एलईडी एपिटैक्सियल वेफर्स की बैक थिनिंग और पॉलिशिंग में उत्कृष्ट प्रदर्शन करता है।
यह उल्लेखनीय है कि जब बोरान कार्बाइड 600 डिग्री सेल्सियस से ऊपर होता है, तो सतह को बी 2 ओ 3 फिल्म में ऑक्सीकरण किया जाएगा, जो इसे कुछ हद तक नरम कर देगा, इसलिए यह घर्षण अनुप्रयोगों में बहुत अधिक तापमान पर सूखी पीसने के लिए उपयुक्त नहीं है, केवल उपयुक्त है तरल पीस चमकाने के लिए.हालाँकि, यह गुण B4C को और अधिक ऑक्सीकरण होने से रोकता है, जिससे दुर्दम्य सामग्रियों के अनुप्रयोग में इसके अद्वितीय लाभ होते हैं।
2. दुर्दम्य सामग्रियों में अनुप्रयोग
बोरान कार्बाइड में एंटी-ऑक्सीडेशन और उच्च तापमान प्रतिरोध की विशेषताएं हैं।इसका उपयोग आम तौर पर उन्नत आकार और बिना आकार की दुर्दम्य सामग्री के रूप में किया जाता है और इसका व्यापक रूप से धातु विज्ञान के विभिन्न क्षेत्रों, जैसे स्टील स्टोव और भट्ठी फर्नीचर में उपयोग किया जाता है।
लौह और इस्पात उद्योग में ऊर्जा की बचत और खपत में कमी और कम कार्बन स्टील और अल्ट्रा-लो कार्बन स्टील के गलाने की जरूरतों के साथ, कम कार्बन मैग्नीशिया-कार्बन ईंटों (आमतौर पर <8% कार्बन सामग्री) का अनुसंधान और विकास उत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ घरेलू और विदेशी उद्योगों का अधिक से अधिक ध्यान आकर्षित किया है।वर्तमान में, कम कार्बन मैग्नेशिया-कार्बन ईंटों के प्रदर्शन में आम तौर पर बंधी हुई कार्बन संरचना में सुधार, मैग्नेशिया-कार्बन ईंटों की मैट्रिक्स संरचना को अनुकूलित करने और उच्च दक्षता वाले एंटीऑक्सिडेंट को जोड़कर सुधार किया जाता है।इनमें औद्योगिक-ग्रेड बोरान कार्बाइड और आंशिक रूप से ग्रेफाइटाइज्ड कार्बन ब्लैक से बने ग्रेफाइटाइज्ड कार्बन का उपयोग किया जाता है।कम कार्बन मैग्नीशिया-कार्बन ईंटों के लिए कार्बन स्रोत और एंटीऑक्सीडेंट के रूप में उपयोग किए जाने वाले काले मिश्रित पाउडर ने अच्छे परिणाम प्राप्त किए हैं।
चूंकि बोरॉन कार्बाइड उच्च तापमान पर एक निश्चित सीमा तक नरम हो जाएगा, इसलिए यह अन्य सामग्री कणों की सतह से चिपक सकता है।भले ही उत्पाद सघन हो, सतह पर B2O3 ऑक्साइड फिल्म एक निश्चित सुरक्षा बना सकती है और ऑक्सीकरण-रोधी भूमिका निभा सकती है।उसी समय, क्योंकि प्रतिक्रिया से उत्पन्न स्तंभ क्रिस्टल दुर्दम्य सामग्री के मैट्रिक्स और अंतराल में वितरित होते हैं, सरंध्रता कम हो जाती है, मध्यम तापमान की ताकत में सुधार होता है, और उत्पन्न क्रिस्टल की मात्रा का विस्तार होता है, जो मात्रा को ठीक कर सकता है सिकुड़न और दरारें कम करें।
3. राष्ट्रीय रक्षा को बढ़ाने के लिए उपयोग की जाने वाली बुलेटप्रूफ सामग्री
अपनी उच्च कठोरता, उच्च शक्ति, छोटे विशिष्ट गुरुत्व और उच्च स्तर के बैलिस्टिक प्रतिरोध के कारण, बोरान कार्बाइड विशेष रूप से हल्के बुलेटप्रूफ सामग्रियों की प्रवृत्ति के अनुरूप है।यह विमान, वाहन, कवच और मानव शरीर की सुरक्षा के लिए सबसे अच्छी बुलेटप्रूफ सामग्री है;वर्तमान में,कुछ देशरक्षा उद्योग में बोरान कार्बाइड एंटी-बैलिस्टिक कवच के बड़े पैमाने पर उपयोग को बढ़ावा देने के उद्देश्य से कम लागत वाले बोरान कार्बाइड एंटी-बैलिस्टिक कवच अनुसंधान का प्रस्ताव दिया है।
4. परमाणु उद्योग में अनुप्रयोग
बोरान कार्बाइड में एक उच्च न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस-सेक्शन और एक विस्तृत न्यूट्रॉन ऊर्जा स्पेक्ट्रम है, और इसे अंतरराष्ट्रीय स्तर पर परमाणु उद्योग के लिए सबसे अच्छे न्यूट्रॉन अवशोषक के रूप में मान्यता प्राप्त है।उनमें से, बोरॉन-10 आइसोटोप का थर्मल सेक्शन 347×10-24 सेमी2 जितना ऊंचा है, जो गैडोलीनियम, समैरियम और कैडमियम जैसे कुछ तत्वों के बाद दूसरा है, और एक कुशल थर्मल न्यूट्रॉन अवशोषक है।इसके अलावा, बोरॉन कार्बाइड संसाधनों में समृद्ध है, संक्षारण प्रतिरोधी है, अच्छी तापीय स्थिरता है, रेडियोधर्मी आइसोटोप का उत्पादन नहीं करता है, और इसमें कम माध्यमिक किरण ऊर्जा है, इसलिए बोरॉन कार्बाइड का व्यापक रूप से परमाणु रिएक्टरों में नियंत्रण सामग्री और परिरक्षण सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है।
उदाहरण के लिए, परमाणु उद्योग में, उच्च तापमान वाले गैस-कूल्ड रिएक्टर दूसरे शटडाउन सिस्टम के रूप में बोरॉन अवशोषित बॉल शटडाउन सिस्टम का उपयोग करते हैं।दुर्घटना की स्थिति में, जब पहला शटडाउन सिस्टम विफल हो जाता है, तो दूसरा शटडाउन सिस्टम रिएक्टर को बंद करने और ठंड का एहसास करने के लिए, रिएक्टर कोर आदि की परावर्तक परत के चैनल में बड़ी संख्या में बोरॉन कार्बाइड छर्रों का मुक्त रूप से गिरने का उपयोग करता है। शटडाउन, जिसमें अवशोषित गेंद एक ग्रेफाइट गेंद होती है जिसमें बोरान कार्बाइड होता है।उच्च तापमान वाले गैस-कूल्ड रिएक्टर में बोरॉन कार्बाइड कोर का मुख्य कार्य रिएक्टर की शक्ति और सुरक्षा को नियंत्रित करना है।कार्बन ईंट को बोरॉन कार्बाइड न्यूट्रॉन अवशोषित सामग्री से संसेचित किया जाता है, जो रिएक्टर दबाव पोत के न्यूट्रॉन विकिरण को कम कर सकता है।
वर्तमान में, परमाणु रिएक्टरों के लिए बोराइड सामग्री में मुख्य रूप से निम्नलिखित सामग्रियां शामिल हैं: बोरॉन कार्बाइड (नियंत्रण छड़ें, ढाल वाली छड़ें), बोरिक एसिड (मॉडरेटर, शीतलक), बोरॉन स्टील (परमाणु ईंधन और परमाणु कचरे के लिए नियंत्रण छड़ें और भंडारण सामग्री), बोरॉन यूरोपियम (कोर जलने योग्य जहर सामग्री), आदि।