تطبيقات سيراميك كربيد البورون
بفضل الصلابة الفائقة لمادة كربيد البورون (B4C)، يُمكن تصنيع فوهات متنوعة للرش الرملي، تُستخدم في رؤوس آلات إزالة الصدأ من السفن، ما يُطيل عمرها الافتراضي عشرات المرات مقارنةً برؤوس الرش المصنوعة من الألومينا. كما تُصنع الفوهة المستخدمة في معالجة أسطح منتجات الألومنيوم بالرش الرملي من مادة B4C، ويصل عمرها الافتراضي إلى أكثر من شهر. وبشكل عام، تتميز المواد فائقة الصلابة بمقاومة عالية للتآكل، وتُعد مادة B4C خيارًا ممتازًا لحلقات منع التسرب الميكانيكية، والتي يُمكن استخدامها في المحامل والمحاور وفوهات الضغط العالي، وغيرها.
ثانيًا، بالاستفادة من خاصية امتصاص النيوترونات لنظير البورون في كربيد البورون (B4C)، تم تطوير مكونات خزفية من B4C للتحكم في المفاعلات النووية. يتم التحكم في المفاعلات النووية عن طريق التحكم الكهربائي، مما يتطلب قدرة عالية على امتصاص النيوترونات، أي مقطع عرضي كبير لامتصاص النيوترونات، ومقاومة عالية للحرارة والإشعاع. عمومًا، يتم اختيار خزف B4C المتلبد الذي يحتوي على B10، والذي يتم تلبيده أو ضغطه على الساخن عند درجة حرارة 1900-2000 درجة مئوية. تبلغ كثافته النسبية 0.95. في حال وجود مسامات متبقية كثيرة، فإن تخزين غازات التفاعل تحت الإشعاع سيؤدي إلى تمدد الغاز وتلفه. لذلك، يجب أن يكون B4C بأعلى كثافة ممكنة، وكلما زادت قوته، كان ذلك أفضل.
يشكل البورون 10 (B10) نسبة 19.9% فقط من كتلة البورون الطبيعي، بينما تصل نسبة البورون 10 المخصب إلى 99%. لذا، فإن استخدام البورون 10 المخصب في تحضير كربيد البورون (B4C) يُحسّن بشكل كبير من قدرة امتصاص النيوترونات. يُمكن تغليف كربيد البورون، كمادة ماصة للنيوترونات، في أغلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ على شكل مسحوق أو حبيبات لتشكيل قضبان تحكم أو عناصر حماية للمفاعلات النووية. يُستخدم بشكل أساسي في مفاعلات النيوترونات الحرارية، ولكنه يُستخدم أيضًا في مفاعلات النيوترونات السريعة. نظرًا لصلابته الفائقة وكثافته المنخفضة، يُستخدم كربيد البورون منذ فترة طويلة كمادة خفيفة الوزن مضادة للرصاص في صناعة السترات الواقية من الرصاص أو الدروع في دول أخرى. في السنوات الأخيرة، تم إحراز تقدم في استخدامه في صناعة الدروع المركبة مع مواد النايلون عالية المتانة. يتمتع كربيد البورون بالعديد من الخصائص الممتازة، ولكن ارتفاع درجة حرارة التكثيف، واستهلاك الطاقة العالي، وتكلفة التحضير المرتفعة تحدّ من توسع استخداماته. وقد دفعت بعض خصائصه الفريدة الباحثين إلى السعي لاستكشاف تطبيقاته، وتقليل تكلفته، ومنافسة أنواع السيراميك الأخرى عالية التقنية.