Применение керамики на основе карбида бора

Используя сверхвысокую твердость B4C, можно изготавливать различные пескоструйные сопла, используя его для пескоструйных головок пескоструйных машин для удаления ржавчины с судов, срок службы которых в несколько десятков раз больше, чем у пескоструйных головок из оксида алюминия. Сопло, используемое для поверхностной пескоструйной обработки алюминиевых изделий, также изготовлено из B4C, и его срок службы может достигать более одного месяца. Вообще говоря, сверхтвердые материалы обладают хорошей износостойкостью, и B4C также является хорошим материалом для механических уплотнительных колец, которые можно использовать для подшипников, осей, сопел высокого давления и т. д.

Во-вторых, используя свойство поглощения нейтронов изотопа B в B4C, разрабатываются керамические компоненты B4C для управления ядерными реакторами. Управление ядерными реакторами осуществляется посредством электрического управления, которое требует высокой способности поглощения нейтронов, т. е. высокого сечения поглощения нейтронов, высокой термостойкости и радиационной стойкости. Как правило, выбирается спеченная керамика B4C, содержащая B10, которая спекается или подвергается горячему прессованию при температуре 1900-2000 ℃. Ее относительная плотность составляет 0,95. Если слишком много остаточных пор, хранение реакционных газов под действием излучения приведет к расширению газа и повреждению. Поэтому B4C должен быть максимально плотным, и чем выше прочность, тем лучше.

B10 составляет всего 19,9% по массе в природном боре, в то время как обогащенный B10 может достигать 99% по массе. Поэтому использование обогащенного B10 для приготовления B4C может значительно улучшить способность поглощения нейтронов. B4C, как материал, поглощающий нейтроны, может быть упакован в оболочку из нержавеющей стали в виде порошка или гранул для формирования стержней управления или защитных элементов для ядерных реакторов. Он в основном используется в реакторах на тепловых нейтронах, но также и в реакторах на быстрых нейтронах. Благодаря своей сверхтвердости и низкой плотности B4C долгое время использовался в качестве легкого пуленепробиваемого материала для бронежилетов или брони в зарубежных странах. В последние годы также был достигнут прогресс в его использовании для композитной брони с высокопрочными нейлоновыми материалами. B4C обладает многими превосходными свойствами, но его высокая температура уплотнения, высокое потребление энергии и высокая стоимость приготовления ограничивают расширение его применения. И некоторые из его уникальных свойств побудили людей стремиться исследовать его применение, минимизировать его стоимость и конкурировать с другой высокотехнологичной керамикой.