碳化硼
發布時間:2016-11-29 來源:未知     分享到:
  碳化硼(boron carbide ),別名黑鉆石[1]  ,分子式為B4C,通常為灰黑色微粉。是已知最堅硬的三種材料之一(其他兩種為金剛石、立方相氮化硼),用于坦克車的裝甲、避彈衣和很多工業應用品中。它的摩氏硬度為9.3。

  它在19世紀作為金屬硼化物研究的副產品被發現,直到1930年代才被科學地研究。碳化硼可由電爐中用碳還原三氧化二硼制得。

  碳化硼可以吸收大量的中子而不會形成任何放射性同位素,因此它在核能發電場里它是很理想的中子吸收劑,而中子吸收劑主要是控制核分裂的速率。碳化硼在核反應爐場里主要是做成可控制的棒狀,但有的時候會因為要增加表面積而把它制成粉末狀。

  因具有密度低、強度大、高溫穩定性以及化學穩定性好的特點。在耐磨材料、陶瓷增強相,尤其在輕質裝甲,反應堆中子吸收劑等方面使用。此外,和金剛石和立方氮化硼相比,碳化硼制造容易、成本低廉,因而使用更加廣泛,在某些地方可以取代價格昂貴的金剛石、常見在磨削、研磨、鉆孔等方面的應用。

  簡介

  名稱

  中文名稱:碳化硼

  化學式

  B4C,

  相對分子質量

  55.26

  性狀

  堅硬黑色有光澤晶體。硬度比工業金剛石低,但比碳化硅高。與大多數陶器相比,易碎性較低。具有大的熱能中子俘獲截面。抗化學作用強。不受熱氟化氫和硝酸的侵蝕。溶于熔化的堿中,不溶于水和酸。相對密度(d204)2.508~2.512。熔點2350℃。沸點3500℃。

  儲存

  密封保存。

  用途

  防化學品陶器、耐磨工具制造。

  質檢信息質檢項目指標值

  理化常數

  物理化學性質

  與酸、堿溶液不起反應,具有高化學位、中子吸收、耐磨及半導體導電性。是對酸最穩定的物質之一,在所有濃或稀的酸或堿水溶液中都穩定。碳化硼在空氣環境下中800℃以下是基本穩定的,由于其在更高的溫度氧化形成的氧化硼呈氣相流失,導致其不穩定,氧化形成二氧化碳和三氧化二硼。

  當有一些過渡金屬及其碳化物共存時,有特殊的穩定性。

  在1000~1100℃條件下元素周期表中第Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ族過渡金屬與碳化硼粉末強烈反應形成金屬硼化物。不過,在更高的反應溫度下,文獻報道指出碳化硼容易氮化或者和過渡金屬氧化物反應,形成相應的氮化硼、以及硼化物,這種硼化物以稀土和堿土金屬六硼化物為多。

  氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀熔融時,碳化硼容易分解,并進行硼含量的測定。

  它的摩氏硬度為9.3,并是繼金剛石、氮化硼、的已知第三種最硬的物質。

  由于制備手段的因素,碳化硼容易形成碳缺陷,導致硼碳比在很大的范圍內變化而不影響其晶體結構,這往往導致其理化性能的降低。這種缺陷往往難以通過粉末衍射分辨,常常需要化學滴定以及能量損失譜確定。

  制備

  碳化硼最初在美國化學會志報道,是通過電爐中焦炭和氧化硼反應得到的,這種制備手段也是目前工業生產所采用的辦法。

  2B2O3+7C=B4C+6CO

  應用

  控制核裂變

  碳化硼可以吸收大量的中子而不會形成任何放射性同位素,因此它在核能發電場里他是很理想的中子吸收劑,而中子吸收劑主要是控制核分裂的速率。碳化硼在核反應爐場里主要是做成可控制的棒狀,但有的時候會因為要增加表面積而把它制成粉末狀。

  1986年切爾諾貝利核事故時,俄羅斯投下了近2000噸碳化硼和沙子后,最終使反應堆中的鏈式反應停止。

  研磨材料

  由于碳化硼在很久以前它已經作為一種粗砂研磨材料。由于它本身熔點高,不易鑄成人工制品,但是通過高溫熔煉粉末,它可以加工成簡單的形狀。用于硬質合金、寶石等硬質材料的磨削、研磨、鉆孔及拋光。

  涂層涂料

  碳化硼還可以作為軍艦和直升機的陶瓷涂層,其重量輕并且有抵抗穿甲彈穿透熱壓涂層成整體防層的能力。

  噴嘴

  在軍火工業中可用作制造槍炮噴嘴。碳化硼,極硬又耐磨,與酸堿不起反應,耐高/低溫,耐高壓,密度≥2.46g/cm3;顯微硬度≥3500kgf/mm2,抗彎強度≥400Mpa,熔點為2450℃。

  因為碳化硼噴嘴具有的以上耐磨高硬度的特點,碳化硼噴砂嘴將逐漸取代已知的硬質合金/鎢鋼和碳化硅、氮化硅、氧化鋁、氧化鋯等材質的噴砂嘴。

  其他

  碳化硼還用于金屬硼化物的制造以及冶煉硼鈉、硼合金和特殊焊接等。

  包裝及儲存

  聚乙烯塑料盒包裝,貯存于清潔干燥的庫房中。

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