Boriumcarbide

Boriumcarbide is een extreem hard boor-carbon keramisch materiaal gebruikt in de tank armor, kogelvrije vesten, motor sabotage poeders, evenals tal van industriële toepassingen. Met een Mohs-hardheid van ongeveer 9,497, is een van de moeilijkste materialen bekend, achter kubisch boriumnitride en diamant.

Boriumcarbide werd ontdekt in 19 eeuw als bijproduct van reacties die metaal boriden echter de chemische formule onbekend was. Het was pas in de jaren 1930 dat de chemische samenstelling werd geschat als B4C. Er bleef echter controverse of het materiaal had precies dit 4: 1 stoichiometrie, zoals in de praktijk het materiaal altijd iets koolstof-deficiënt met betrekking tot deze formule, en röntgenkristallografie geeft aan dat de structuur is zeer complex met een mengsel van CBC ketens en B12 icosahedra. Deze functies betoogd tegen een zeer eenvoudige exacte B4C empirische formule. Door de B12 structuureenheid, is de chemische formule van de "ideale" boriumcarbide vaak niet geschreven als B4C, maar B12C3 en het koolstofatoom tekort aan boriumcarbide in termen van een combinatie van de B12C3 en B12CBC eenheden beschreven.

Het vermogen van boorcarbide om neutronen te absorberen zonder de vorming van langlevende radionucliden maakt het aantrekkelijk als een absorberend voor neutronenstraling afkomstig uit kerncentrales. Nucleaire toepassingen van boorcarbide omvatten afscherming, stuurstang en afsluiten pellets. Binnen regelstaven, wordt boriumcarbide vaak in poedervorm, om de oppervlakte te vergroten.

Kristalstructuur

Boriumcarbide heeft een complexe kristalstructuur typisch voor-icosahedron gebaseerde boriden. Daar B12 icosahedra vormen rhombohedrale rooster eenheid, roosterconstanten a = 0,56 nm en c = 1,212 nm) rond een CBC keten die zich bevindt in het midden van de eenheid, en beide koolstofatomen overbruggen de aangrenzende drie icosahedra. Deze structuur is gelaagd: de B12 icosahedra en overbruggen koolstofatomen vormen een netwerk vlak dat evenwijdig verspreidt het c-vlak en stapels langs de c-as. Het rooster heeft twee basisstructuur units - de B12 icosaëder en de B6 octaëder. Door de geringe omvang van de B6 octahedra, kunnen ze niet verbinden. In plaats daarvan binden aan de B12 icosahedra in de aangrenzende lagen, en dit vermindert hechtsterkte in het c-vlak.

Door de B12 structuureenheid, is de chemische formule van de "ideale" boriumcarbide vaak niet geschreven als B4C, maar B12C3 en het koolstofatoom tekort aan boriumcarbide beschreven in termen van een combinatie van de B12C3 en B12C2 eenheden. Sommige studies geven de mogelijkheid van opneming van één of meer koolstofatomen in de boor icosahedra, die tot formules als CBC = B4C in het koolstof-zware uiteinde van de stoichiometrie, maar formules als B12 = B14C aan het boor-rijke end . Een gemeenschappelijke intermediair, waarbij een vaak gevonden verhouding van elementen benadert, is B12 = B6.5C.

Properties

Boriumcarbide is bekend als een robuust materiaal met een hoge hardheid, hoge doorsnede voor de absorptie van neutronen, stabiliteit tegen ioniserende straling en chemicaliën. De Vickers hardheid, elasticiteitsmodulus en breuktaaiheid benaderen de overeenkomstige waarden voor diamant.

Voorbereiding

Boriumcarbide werd voor het eerst gesynthetiseerd door Henri Moissan in 1899, door reductie van boortrioxide ofwel met koolstof of magnesium in aanwezigheid van koolstof in een elektrische vlamboogoven. In het geval van koolstof, de reactie bij temperaturen boven het smeltpunt van B4C en gaat gepaard met vrijkomen van grote hoeveelheid koolmonoxide:

Wanneer magnesium wordt gebruikt, de reactie worden uitgevoerd in een grafietoven uitgevoerd en magnesium bijproducten worden verwijderd door behandeling met zuur.

Toepassingen

  • Hangsloten
  • Persoonlijke en voertuigbescherming kogelwerende bepantsering.
  • Gritstralen nozzles.
  • Hogedruk waterstraalsnijden nozzles.
  • Kras en slijtvaste coatings.
  • Snijgereedschappen en matrijzen.
  • Schuurmiddelen.
  • Neutron absorber in kernreactoren.
  • Metaalmatrix composieten.
  • Hoge energie brandstof voor vaste brandstof ramjets.
  • In remvoeringen van voertuigen
  • Engine Sabotage poeder
(0)
(0)
Commentaren - 0
Geen commentaar

Voeg een reactie

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tekens over: 3000
captcha