簡述B4C碳化硼陶瓷的特性及制備原理

碳化硼（B₄C）是一種合成材料，其硬度僅次于立方氮化硼和金剛石，也稱為黑金剛石。它是按噸數(shù)生產(chǎn)的最硬的材料，盡管很多以粉末形式用于磨料研磨和研磨應(yīng)用以及磨料水射流切割或用作核應(yīng)用的涂層。它可以通過在超過2000℃的溫度下壓制，粉末可以形成基本形狀。

應(yīng)用場景
碳化硼陶瓷由于具有強(qiáng)吸附力的特性組合，它是許多高性能應(yīng)用場景中的必備材料。其出色的硬度使其成為適用于金屬和陶瓷的研磨、拋光和水射流切割的研磨粉。低比重、高硬度和合理的韌性相結(jié)合，使其成為適用于車身和車輛裝甲的材料。碳化硼還廣泛用作控制棒、屏蔽材料和核反應(yīng)堆中的中子探測器，因?yàn)樗軌蛭罩凶佣恍纬砷L壽命放射性核素。由于它是一種 p 型半導(dǎo)體，碳化硼可以成為可在高溫下運(yùn)行的電子設(shè)備的合適候選材料。碳化硼也是一種優(yōu)良的 p 型熱電材料。B₄C 以固體形式呈現(xiàn)出非常低的密度以及最高的硬度和良好的耐磨性。除了高彈性模量外，這種組合還提供出色的抗彈能量吸收能力，尤其是與塑料等其他材料結(jié)合使用時(shí)。低密度對(duì)人員防護(hù)裝備和機(jī)載防護(hù)設(shè)計(jì)人員具有吸引力。近年來，彈道裝甲已成為 B4C 生產(chǎn)的主要應(yīng)用。

B₄C碳化硼陶瓷片

其他應(yīng)用包括用于高磨損噴砂和其他陶瓷模具的噴嘴。核反應(yīng)堆取決于屏蔽應(yīng)用和控制棒中中子吸收和耐化學(xué)性的 B4C 特性。還為飛機(jī)設(shè)計(jì)了特殊的磨損和碰撞保護(hù)物品，這些物品受益于碳化硼的硬度和低密度。
與許多燒結(jié)技術(shù)陶瓷一樣，生產(chǎn)商能夠?qū)霟苹?ldquo;生坯”形式加工成粗略尺寸，也可以相對(duì)輕松地添加孔等簡單特征。然而，在高溫最終燃燒期間，生坯顯著收縮，不可能保持嚴(yán)格的公差。因此，如果需要精密零件，則需要使用金剛石研磨進(jìn)行燒后加工，鈞杰陶瓷在碳化硼陶瓷精密加工方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)及先進(jìn)的技術(shù)。

碳化硼陶瓷制造
碳化硼可以加工成生坯、餅干狀或完全致密的狀態(tài)。 在生坯或餅干形式時(shí)，它可以相對(duì)容易地加工成復(fù)雜的幾何形狀。 但是，使材料完全致密化所需的燒結(jié)過程會(huì)導(dǎo)致碳化硼主體收縮約 20%。 這種收縮意味著在加工碳化硼預(yù)燒結(jié)時(shí)不可能保持非常嚴(yán)格的公差。 為了達(dá)到非常嚴(yán)格的公差，必須使用金剛石工具對(duì)完全燒結(jié)的材料進(jìn)行加工/研磨。 在這個(gè)過程中，使用非常精確的金剛石涂層工具/輪來研磨材料，直到形成所需的形狀。 由于材料的固有硬度，這可能是一個(gè)耗時(shí)且昂貴的過程。