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碳化硼
发布时间:2016-11-29 来源:未知     分享到:
  碳化硼(boron carbide ),别名黑钻石[1]  ,分子式为B4C,通常为灰黑色微粉。是已知最坚硬的三种材料之一(其他两种为金刚石、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。它的摩氏硬度为9.3。

  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。碳化硼可由电炉中用碳还原三氧化二硼制得。

  碳化硼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它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。

  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。

  简介

  名称

  中文名称:碳化硼

  化学式

  B4C,

  相对分子质量

  55.26

  性状

  坚硬黑色有光泽晶体。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(d204)2.508~2.512。熔点2350℃。沸点3500℃。

  储存

  密封保存。

  用途

  防化学品陶器、耐磨工具制造。

  质检信息质检项目指标值

  理化常数

  物理化学性质

  与酸、碱溶液不起反应,具有高化学位、中子吸收、耐磨及半导体导电性。是对酸最稳定的物质之一,在所有浓或稀的酸或碱水溶液中都稳定。碳化硼在空气环境下中800℃以下是基本稳定的,由于其在更高的温度氧化形成的氧化硼呈气相流失,导致其不稳定,氧化形成二氧化碳和三氧化二硼。

  当有一些过渡金属及其碳化物共存时,有特殊的稳定性。

  在1000~1100℃条件下元素周期表中第Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ族过渡金属与碳化硼粉末强烈反应形成金属硼化物。不过,在更高的反应温度下,文献报道指出碳化硼容易氮化或者和过渡金属氧化物反应,形成相应的氮化硼、以及硼化物,这种硼化物以稀土和碱土金属六硼化物为多。

  氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾熔融时,碳化硼容易分解,并进行硼含量的测定。

  它的摩氏硬度为9.3,并是继金刚石、氮化硼、的已知第三种最硬的物质。

  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。

  制备

  碳化硼最初在美国化学会志报道,是通过电炉中焦炭和氧化硼反应得到的,这种制备手段也是目前工业生产所采用的办法。

  2B2O3+7C=B4C+6CO

  应用

  控制核裂变

  碳化硼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。

  研磨材料

  由于碳化硼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。

  涂层涂料

  碳化硼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。

  喷嘴

  在军火工业中可用作制造枪炮喷嘴。碳化硼,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。

  其他

  碳化硼还用于金属硼化物的制造以及冶炼硼钠、硼合金和特殊焊接等。

  包装及储存

  聚乙烯塑料盒包装,贮存于清洁干燥的库房中。

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