Applicazione delle ceramiche al carburo di boro

Grazie all'elevatissima durezza del B4C, è possibile realizzare diversi ugelli per sabbiatura, utilizzabili nelle macchine per la rimozione della ruggine dalle navi, con una durata di vita decine di volte superiore rispetto agli ugelli in allumina. Anche gli ugelli impiegati per la sabbiatura superficiale di prodotti in alluminio sono realizzati in B4C, con una durata di oltre un mese. In generale, i materiali superduri presentano un'ottima resistenza all'usura, e il B4C si presta particolarmente bene alla realizzazione di anelli di tenuta meccanica, utilizzabili per cuscinetti, assi, ugelli ad alta pressione, ecc.

In secondo luogo, sfruttando la proprietà di assorbimento dei neutroni dell'isotopo B nel B4C, sono stati sviluppati componenti ceramici in B4C per il controllo dei reattori nucleari. Il controllo dei reattori nucleari viene implementato tramite controllo elettrico, che richiede un'elevata capacità di assorbimento dei neutroni, ovvero un'elevata sezione d'urto di assorbimento dei neutroni, resistenza alle alte temperature e resistenza alle radiazioni. Generalmente, si selezionano ceramiche B4C sinterizzate contenenti B10, sinterizzate o pressate a caldo a 1900-2000 °C. La loro densità relativa è 0,95. Se sono presenti troppi pori residui, lo stoccaggio di gas di reazione sotto irradiazione causerà espansione del gas e danni. Pertanto, il B4C dovrebbe essere il più denso possibile e maggiore è la resistenza, meglio è.

Il boro B10 rappresenta solo il 19,9% in massa del boro naturale, mentre il B10 arricchito può raggiungere il 99% in massa. Pertanto, l'utilizzo di B10 arricchito per la preparazione del B4C può migliorare notevolmente la capacità di assorbimento dei neutroni. Il B4C, in quanto materiale assorbente di neutroni, può essere incapsulato in acciaio inossidabile sotto forma di polvere o pellet per formare barre di controllo o elementi di schermatura per reattori nucleari. Viene utilizzato principalmente nei reattori a neutroni termici, ma anche nei reattori a neutroni veloci. Grazie alla sua estrema durezza e bassa densità, il B4C è stato a lungo utilizzato all'estero come materiale antiproiettile leggero per giubbotti antiproiettile o armature. Negli ultimi anni, sono stati compiuti progressi anche nel suo utilizzo per la realizzazione di armature composite con materiali in nylon ad alta resistenza. Il B4C possiede molte eccellenti proprietà, ma l'elevata temperatura di densificazione, l'alto consumo energetico e gli elevati costi di preparazione ne limitano l'espansione applicativa. Alcune delle sue proprietà uniche hanno spinto la ricerca a esplorare le sue applicazioni, minimizzarne i costi e renderlo competitivo con altre ceramiche ad alta tecnologia.