Карбид бора, используемый в качестве армирующего волокна
Карбид бора (химическая формула: B₄C ) — превосходный армирующий материал, ценимый в производстве композитных материалов, прежде всего, за свою сверхвысокую твёрдость (уступающую только алмазу и кубическому нитриду бора), высокую удельную прочность и исключительную химическую и термическую стабильность. Его основное применение в качестве армирующего материала заключается в повышении механических свойств и устойчивости к воздействию окружающей среды композитных матриц (например, металлов, керамики, полимеров).
Основные сценарии применения в качестве армирующего волокна
-
Композиты для аэрокосмической и оборонной промышленности
- Используется для армирования легких металлических матриц (например, алюминиевых, титановых сплавов) или керамических матриц (например, оксида алюминия, карбида кремния) при изготовлении таких деталей, как лопатки авиационных двигателей, носовые обтекатели ракет и броневые листы.
- Преимущество: Волокна карбида бора придают композиту высокую твердость и износостойкость, сохраняя при этом низкий общий вес, что имеет решающее значение для снижения расхода топлива в самолетах и повышения подвижности бронетехники (например, бронежилеты военного назначения).
-
Высокотемпературные промышленные компоненты
- Укрепляет термостойкие керамические композиты для таких изделий, как футеровка печей, высокотемпературные сопла и теплозащитные экраны (например, в промышленных печах или системах запуска ракет).
- Обоснование: сохраняет структурную стабильность при температурах до 2400 °C (в инертной атмосфере) и устойчив к окислению, предотвращая деформацию или разрушение композита под воздействием экстремальных температур.
-
Износостойкие инженерные детали
- Смешивается с полимерными матрицами (например, эпоксидными смолами) или металлическими матрицами для производства быстроизнашивающихся деталей, таких как рабочие колеса насосов, режущие кромки инструментов и механические уплотнения (используются в горнодобывающей промышленности, бурении нефтяных скважин или машиностроении).
- Преимущество: Высокая твердость (твердость по шкале Мооса ~ 9,3) значительно снижает износ поверхности от трения или истирания, продлевая срок службы деталей в 2–5 раз по сравнению с неармированными материалами.
-
Композитные защитные материалы для атомной промышленности
- Укрепляет полимерные или бетонные матрицы для материалов защиты от нейтронов в ядерных реакторах или хранилищах радиоактивных отходов.
- Уникальное свойство: атомы бора обладают сильной способностью поглощать нейтроны (большое сечение захвата нейтронов), что делает композиты, армированные волокнами карбида бора, эффективными для блокирования вредного излучения без добавления чрезмерного веса.