બોરોન કાર્બાઇડ એ ધાતુની ચમક ધરાવતું કાળું સ્ફટિક છે, જેને બ્લેક ડાયમંડ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, જે અકાર્બનિક બિન-ધાતુ પદાર્થોથી સંબંધિત છે.હાલમાં, દરેક વ્યક્તિ બોરોન કાર્બાઇડની સામગ્રીથી પરિચિત છે, જે બુલેટપ્રૂફ બખ્તરના ઉપયોગને કારણે હોઈ શકે છે, કારણ કે તે સિરામિક સામગ્રીઓમાં સૌથી ઓછી ઘનતા ધરાવે છે, ઉચ્ચ સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અને ઉચ્ચ કઠિનતાના ફાયદા ધરાવે છે, અને તે સારો ઉપયોગ પ્રાપ્ત કરી શકે છે. અસ્ત્રોને શોષવા માટે માઇક્રો-ફ્રેક્ચર.ઊર્જાની અસર, લોડને શક્ય તેટલો ઓછો રાખતી વખતે.પરંતુ વાસ્તવમાં, બોરોન કાર્બાઇડમાં અન્ય ઘણા અનન્ય ગુણધર્મો છે, જે તેને ઘર્ષક, પ્રત્યાવર્તન સામગ્રી, પરમાણુ ઉદ્યોગ, એરોસ્પેસ અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવી શકે છે.
ના ગુણધર્મોબોરોન કાર્બાઇડ
ભૌતિક ગુણધર્મોના સંદર્ભમાં, બોરોન કાર્બાઇડની કઠિનતા હીરા અને ઘન બોરોન નાઇટ્રાઇડ પછી જ છે, અને તે હજુ પણ ઊંચા તાપમાને ઉચ્ચ શક્તિ જાળવી શકે છે, જેનો ઉપયોગ આદર્શ ઉચ્ચ-તાપમાન વસ્ત્રો-પ્રતિરોધક સામગ્રી તરીકે થઈ શકે છે;બોરોન કાર્બાઇડની ઘનતા ખૂબ જ નાની છે (સૈદ્ધાંતિક ઘનતા માત્ર 2.52 g/cm3 છે), સામાન્ય સિરામિક સામગ્રી કરતાં હળવા, અને એરોસ્પેસ ક્ષેત્રમાં ઉપયોગ કરી શકાય છે;બોરોન કાર્બાઇડ મજબૂત ન્યુટ્રોન શોષણ ક્ષમતા, સારી થર્મલ સ્થિરતા અને ગલનબિંદુ 2450 ° સે ધરાવે છે, તેથી તે પરમાણુ ઉદ્યોગમાં પણ વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.B તત્વો ઉમેરીને ન્યુટ્રોનની ન્યુટ્રોન શોષણ ક્ષમતાને વધુ સુધારી શકાય છે;ચોક્કસ મોર્ફોલોજી અને માળખું સાથે બોરોન કાર્બાઇડ સામગ્રીઓ પણ ખાસ ફોટોઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મો ધરાવે છે;વધુમાં, બોરોન કાર્બાઈડમાં ઉચ્ચ ગલનબિંદુ, ઉચ્ચ સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ, નીચા વિસ્તરણ ગુણાંક અને સારા આ ફાયદાઓ તેને ધાતુશાસ્ત્ર, રાસાયણિક ઉદ્યોગ, મશીનરી, એરોસ્પેસ અને લશ્કરી ઉદ્યોગ જેવા ઘણા ક્ષેત્રોમાં સંભવિત ઉપયોગ સામગ્રી બનાવે છે.ઉદાહરણ તરીકે, કાટ-પ્રતિરોધક અને વસ્ત્રો-પ્રતિરોધક ભાગો, બુલેટપ્રૂફ બખ્તર બનાવવા, રિએક્ટર નિયંત્રણ સળિયા અને થર્મોઇલેક્ટ્રિક તત્વો વગેરે.
રાસાયણિક ગુણધર્મોના સંદર્ભમાં, બોરોન કાર્બાઇડ ઓરડાના તાપમાને એસિડ, આલ્કલી અને મોટાભાગના અકાર્બનિક સંયોજનો સાથે પ્રતિક્રિયા આપતું નથી, અને ઓરડાના તાપમાને ઓક્સિજન અને હેલોજન વાયુઓ સાથે ભાગ્યે જ પ્રતિક્રિયા આપે છે, અને તેના રાસાયણિક ગુણધર્મો સ્થિર છે.વધુમાં, બોરોન કાર્બાઇડ પાવડરને હેલોજન દ્વારા સ્ટીલ બોરીડિંગ એજન્ટ તરીકે સક્રિય કરવામાં આવે છે, અને બોરોનને સ્ટીલની સપાટી પર આયર્ન બોરાઇડ ફિલ્મ બનાવવા માટે ઘૂસણખોરી કરવામાં આવે છે, જેનાથી સામગ્રીની મજબૂતાઈ અને વસ્ત્રો પ્રતિકાર વધે છે, અને તેના રાસાયણિક ગુણધર્મો ઉત્તમ છે.
આપણે બધા જાણીએ છીએ કે સામગ્રીની પ્રકૃતિ ઉપયોગને નિર્ધારિત કરે છે, તો બોરોન કાર્બાઇડ પાવડર કઈ એપ્લિકેશનમાં ઉત્કૃષ્ટ પ્રદર્શન ધરાવે છે?ના આર એન્ડ ડી સેન્ટરના એન્જિનિયરોઅર્બનમાઇન્સ ટેક.કો., લિ.એ નીચેનો સારાંશ આપ્યો.
ની અરજીબોરોન કાર્બાઇડ
1. બોરોન કાર્બાઈડનો ઉપયોગ પોલીશિંગ ઘર્ષક તરીકે થાય છે
ઘર્ષક તરીકે બોરોન કાર્બાઇડનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે નીલમને પીસવા અને પોલિશ કરવા માટે થાય છે.સુપરહાર્ડ સામગ્રીઓમાં, બોરોન કાર્બાઇડની કઠિનતા એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ અને સિલિકોન કાર્બાઇડ કરતાં વધુ સારી છે, જે ડાયમંડ અને ક્યુબિક બોરોન નાઇટ્રાઇડ પછી બીજા ક્રમે છે.સેમીકન્ડક્ટર GaN/Al 2 O3 લાઇટ-એમિટિંગ ડાયોડ્સ (LEDs), મોટા પાયે ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ SOI અને SOS અને સુપરકન્ડક્ટિંગ નેનોસ્ટ્રક્ચર ફિલ્મો માટે સેફાયર એ સૌથી આદર્શ સબસ્ટ્રેટ સામગ્રી છે.સપાટીની સરળતા ખૂબ ઊંચી છે અને અતિ-સરળ હોવી જોઈએ નુકસાનની કોઈ ડિગ્રી નહીં.નીલમ ક્રિસ્ટલ (મોહસ કઠિનતા 9) ની ઉચ્ચ શક્તિ અને ઉચ્ચ કઠિનતાને લીધે, તે પ્રક્રિયા સાહસોને મોટી મુશ્કેલીઓ લાવી છે.
સામગ્રી અને ગ્રાઇન્ડીંગના પરિપ્રેક્ષ્યમાં, નીલમ સ્ફટિકોને પ્રોસેસ કરવા અને ગ્રાઇન્ડીંગ કરવા માટેની શ્રેષ્ઠ સામગ્રી સિન્થેટીક ડાયમંડ, બોરોન કાર્બાઇડ, સિલિકોન કાર્બાઇડ અને સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ છે.કૃત્રિમ હીરાની કઠિનતા ઘણી વધારે છે (મોહસ કઠિનતા 10) જ્યારે નીલમ વેફરને પીસવામાં આવે છે, ત્યારે તે સપાટીને ખંજવાળ કરશે, વેફરના પ્રકાશ ટ્રાન્સમિટન્સને અસર કરશે અને કિંમત મોંઘી છે;સિલિકોન કાર્બાઇડને કાપ્યા પછી, ખરબચડી RA સામાન્ય રીતે વધારે હોય છે અને સપાટતા નબળી હોય છે;જો કે, સિલિકાની કઠિનતા પૂરતી નથી (મોહસ કઠિનતા 7), અને ગ્રાઇન્ડીંગ ફોર્સ નબળું છે, જે ગ્રાઇન્ડીંગ પ્રક્રિયામાં સમય માંગી લેતું અને શ્રમ-સઘન છે.તેથી, બોરોન કાર્બાઇડ ઘર્ષક (મોહસ કઠિનતા 9.3) નીલમ સ્ફટિકોને પ્રોસેસ કરવા અને ગ્રાઇન્ડીંગ કરવા માટે સૌથી આદર્શ સામગ્રી બની છે, અને નીલમ વેફરના બે-બાજુ ગ્રાઇન્ડીંગ અને નીલમ આધારિત LED એપિટેક્સિયલ વેફરના બેક થિનિંગ અને પોલિશિંગમાં ઉત્તમ પ્રદર્શન ધરાવે છે.
તે ઉલ્લેખનીય છે કે જ્યારે બોરોન કાર્બાઈડ 600 °C થી ઉપર હોય છે, ત્યારે સપાટીને B2O3 ફિલ્મમાં ઓક્સિડાઇઝ કરવામાં આવશે, જે તેને અમુક હદ સુધી નરમ કરશે, તેથી તે ઘર્ષક એપ્લિકેશનમાં ખૂબ ઊંચા તાપમાને સૂકા પીસવા માટે યોગ્ય નથી, માત્ર યોગ્ય છે. પોલિશિંગ લિક્વિડ ગ્રાઇન્ડ માટે.જો કે, આ ગુણધર્મ B4C ને વધુ ઓક્સિડાઇઝ થવાથી અટકાવે છે, જેનાથી તે પ્રત્યાવર્તન સામગ્રીના ઉપયોગમાં અનન્ય ફાયદા ધરાવે છે.
2. પ્રત્યાવર્તન સામગ્રીમાં એપ્લિકેશન
બોરોન કાર્બાઇડ એન્ટી-ઓક્સિડેશન અને ઉચ્ચ તાપમાન પ્રતિકારની લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે.તેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે અદ્યતન આકારની અને આકાર વગરની પ્રત્યાવર્તન સામગ્રી તરીકે થાય છે અને ધાતુશાસ્ત્રના વિવિધ ક્ષેત્રો, જેમ કે સ્ટીલના સ્ટવ્સ અને ભઠ્ઠાના ફર્નિચરમાં તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.
આયર્ન અને સ્ટીલ ઉદ્યોગમાં ઉર્જા બચત અને વપરાશ ઘટાડવાની જરૂરિયાતો અને લો-કાર્બન સ્ટીલ અને અલ્ટ્રા-લો કાર્બન સ્ટીલના ગંધ સાથે, ઓછી કાર્બન મેગ્નેશિયા-કાર્બન ઇંટોનું સંશોધન અને વિકાસ (સામાન્ય રીતે <8% કાર્બન સામગ્રી) ઉત્કૃષ્ટ પ્રદર્શન સાથે સ્થાનિક અને વિદેશી ઉદ્યોગોનું વધુ અને વધુ ધ્યાન આકર્ષિત કર્યું છે.હાલમાં, લો-કાર્બન મેગ્નેશિયા-કાર્બન ઇંટોનું પ્રદર્શન સામાન્ય રીતે બોન્ડેડ કાર્બન સ્ટ્રક્ચરમાં સુધારો કરીને, મેગ્નેશિયા-કાર્બન ઇંટોના મેટ્રિક્સ સ્ટ્રક્ચરને ઑપ્ટિમાઇઝ કરીને અને ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતા એન્ટીઑકિસડન્ટો ઉમેરીને સુધારેલ છે.તેમાંથી, ઔદ્યોગિક-ગ્રેડ બોરોન કાર્બાઇડ અને અંશતઃ ગ્રાફિટાઇઝ્ડ કાર્બન બ્લેકથી બનેલા ગ્રાફાઇટાઇઝ્ડ કાર્બનનો ઉપયોગ થાય છે.બ્લેક કમ્પોઝિટ પાવડર, કાર્બન સ્ત્રોત તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે અને લો-કાર્બન મેગ્નેશિયા-કાર્બન ઇંટો માટે એન્ટીઑકિસડન્ટે સારા પરિણામો પ્રાપ્ત કર્યા છે.
બોરોન કાર્બાઈડ ઊંચા તાપમાને અમુક હદ સુધી નરમ થઈ જશે, તેથી તેને અન્ય સામગ્રીના કણોની સપાટી સાથે જોડી શકાય છે.જો ઉત્પાદનની ઘનતા હોય તો પણ, સપાટી પરની B2O3 ઓક્સાઇડ ફિલ્મ ચોક્કસ રક્ષણ બનાવી શકે છે અને એન્ટી-ઓક્સિડેશન ભૂમિકા ભજવી શકે છે.તે જ સમયે, કારણ કે પ્રતિક્રિયા દ્વારા ઉત્પાદિત સ્તંભાકાર સ્ફટિકો પ્રત્યાવર્તન સામગ્રીના મેટ્રિક્સ અને ગાબડાઓમાં વિતરિત થાય છે, છિદ્રાળુતા ઓછી થાય છે, મધ્યમ તાપમાનની મજબૂતાઈમાં સુધારો થાય છે, અને પેદા થયેલા સ્ફટિકોનું પ્રમાણ વિસ્તરે છે, જે વોલ્યુમને ઠીક કરી શકે છે. સંકોચન અને તિરાડો ઘટાડે છે.
3. બુલેટપ્રૂફ સામગ્રીનો ઉપયોગ રાષ્ટ્રીય સંરક્ષણને વધારવા માટે થાય છે
તેની ઉચ્ચ કઠિનતા, ઉચ્ચ શક્તિ, નાની ચોક્કસ ગુરુત્વાકર્ષણ અને ઉચ્ચ સ્તરના બેલિસ્ટિક પ્રતિકારને લીધે, બોરોન કાર્બાઇડ ખાસ કરીને હળવા વજનના બુલેટપ્રૂફ સામગ્રીના વલણને અનુરૂપ છે.તે વિમાન, વાહનો, બખ્તર અને માનવ શરીરના રક્ષણ માટે શ્રેષ્ઠ બુલેટપ્રૂફ સામગ્રી છે;હાલમાં,કેટલાક દેશોસંરક્ષણ ઉદ્યોગમાં બોરોન કાર્બાઈડ વિરોધી બેલિસ્ટિક બખ્તરના મોટા પાયે ઉપયોગને પ્રોત્સાહન આપવાના હેતુથી ઓછા ખર્ચે બોરોન કાર્બાઈડ એન્ટી-બેલિસ્ટિક આર્મર સંશોધનની દરખાસ્ત કરી છે.
4. પરમાણુ ઉદ્યોગમાં અરજી
બોરોન કાર્બાઇડમાં ઉચ્ચ ન્યુટ્રોન શોષક ક્રોસ-સેક્શન અને વિશાળ ન્યુટ્રોન એનર્જી સ્પેક્ટ્રમ છે, અને આંતરરાષ્ટ્રીય સ્તરે પરમાણુ ઉદ્યોગ માટે શ્રેષ્ઠ ન્યુટ્રોન શોષક તરીકે ઓળખાય છે.તેમાંથી, બોરોન-10 આઇસોટોપનો થર્મલ વિભાગ 347×10-24 સેમી 2 જેટલો ઊંચો છે, જે ગેડોલિનિયમ, સેમેરિયમ અને કેડમિયમ જેવા કેટલાક તત્વો પછી બીજા ક્રમે છે અને તે કાર્યક્ષમ થર્મલ ન્યુટ્રોન શોષક છે.વધુમાં, બોરોન કાર્બાઇડ સંસાધનોમાં સમૃદ્ધ છે, કાટ-પ્રતિરોધક છે, સારી થર્મલ સ્થિરતા છે, કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપ ઉત્પન્ન કરતી નથી, અને ઓછી ગૌણ કિરણ ઊર્જા ધરાવે છે, તેથી બોરોન કાર્બાઇડનો વ્યાપકપણે અણુ રિએક્ટરમાં નિયંત્રણ સામગ્રી અને રક્ષણ સામગ્રી તરીકે ઉપયોગ થાય છે.
ઉદાહરણ તરીકે, પરમાણુ ઉદ્યોગમાં, ઉચ્ચ-તાપમાન ગેસ-કૂલ્ડ રિએક્ટર બીજી શટડાઉન સિસ્ટમ તરીકે બોરોન શોષી લેતી બોલ શટડાઉન સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરે છે.અકસ્માતના કિસ્સામાં, જ્યારે પ્રથમ શટડાઉન સિસ્ટમ નિષ્ફળ જાય છે, ત્યારે બીજી શટડાઉન સિસ્ટમ રિએક્ટરને બંધ કરવા અને ઠંડીનો અહેસાસ કરવા માટે મોટી સંખ્યામાં બોરોન કાર્બાઇડ ગોળીઓનો ઉપયોગ કરે છે, જે રિએક્ટર કોરના પ્રતિબિંબીત સ્તરની ચેનલમાં ફ્રી ફૉલ થાય છે. શટડાઉન, જેમાં શોષક દડો બોરોન કાર્બાઇડ ધરાવતો ગ્રેફાઇટ બોલ છે.ઉચ્ચ તાપમાન ગેસ-કૂલ્ડ રિએક્ટરમાં બોરોન કાર્બાઇડ કોરનું મુખ્ય કાર્ય રિએક્ટરની શક્તિ અને સલામતીને નિયંત્રિત કરવાનું છે.કાર્બન ઈંટ બોરોન કાર્બાઈડ ન્યુટ્રોન શોષી લેતી સામગ્રીથી ગર્ભિત છે, જે રિએક્ટર પ્રેશર વેસલના ન્યુટ્રોન ઇરેડિયેશનને ઘટાડી શકે છે.
હાલમાં, પરમાણુ રિએક્ટર માટે બોરાઇડ સામગ્રીમાં મુખ્યત્વે નીચેની સામગ્રીનો સમાવેશ થાય છે: બોરોન કાર્બાઇડ (નિયંત્રણ સળિયા, શિલ્ડિંગ સળિયા), બોરિક એસિડ (મધ્યસ્થ, શીતક), બોરોન સ્ટીલ (કંટ્રોલ રોડ્સ અને પરમાણુ ઇંધણ અને પરમાણુ કચરા માટે સંગ્રહ સામગ્રી), બોરોન યુરોપિયમ (કોર સળગાવી શકાય તેવી ઝેરી સામગ્રી), વગેરે.