Применение керамики из карбида бора

Благодаря сверхвысокой твердости B4C, из него можно изготавливать различные пескоструйные сопла для пескоструйных аппаратов, предназначенных для удаления ржавчины с судов, срок службы которых в несколько десятков раз превышает срок службы сопел из оксида алюминия. Сопло, используемое для пескоструйной обработки поверхности алюминиевых изделий, также изготавливается из B4C, и срок его службы может достигать более месяца. В целом, сверхтвердые материалы обладают хорошей износостойкостью, и B4C также является хорошим материалом для механических уплотнительных колец, которые могут использоваться в подшипниках, осях, соплах высокого давления и т. д.

Во-вторых, используя свойство поглощения нейтронов изотопа B в B4C, были разработаны керамические компоненты из B4C для управления ядерными реакторами. Управление ядерными реакторами осуществляется посредством электрического управления, что требует высокой способности поглощения нейтронов, то есть высокого сечения поглощения нейтронов, высокой термостойкости и радиационной стойкости. Обычно выбирают спеченную керамику B4C, содержащую B10, которая спекается или подвергается горячему прессованию при температуре 1900-2000 ℃. Ее относительная плотность составляет 0,95. Если остается слишком много пор, хранение реакционных газов под воздействием излучения приведет к расширению газа и повреждению. Поэтому B4C должен быть как можно более плотным, и чем выше прочность, тем лучше.

В природном боре содержание B10 составляет всего 19,9% по массе, тогда как обогащенный B10 может достигать 99% по массе. Поэтому использование обогащенного B10 для получения B4C может значительно улучшить способность поглощения нейтронов. B4C, как нейтронопоглощающий материал, может быть упакован в оболочку из нержавеющей стали в виде порошка или гранул для формирования регулирующих стержней или экранирующих элементов для ядерных реакторов. Он в основном используется в реакторах на тепловых нейтронах, а также 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 достигнут прогресс в использовании его для композитной брони с высокопрочными нейлоновыми материалами. B4C обладает многими превосходными свойствами, но высокая температура уплотнения, высокое энергопотребление и высокая стоимость производства ограничивают расширение его применения. А некоторые из его уникальных свойств побудили исследователей стремиться к изучению его применений, минимизации стоимости и конкуренции с другими высокотехнологичными керамическими материалами.