کاربید بور به عنوان ماده تقویت کننده الیاف استفاده میشود
کاربید بور (فرمول شیمیایی: B₄C ) یک ماده تقویتکننده الیاف عالی است که در ساخت کامپوزیتها عمدتاً به دلیل سختی فوقالعاده بالا (دومین ماده پس از الماس و نیترید بور مکعبی)، نسبت استحکام به وزن بالا و پایداری شیمیایی/حرارتی برجسته، ارزشمند است. کاربرد اصلی آن به عنوان تقویتکننده، افزایش خواص مکانیکی و مقاومت محیطی ماتریسهای کامپوزیتی (مانند فلزات، سرامیکها، پلیمرها) است.
سناریوهای کاربردی کلیدی به عنوان تقویت کننده الیاف
-
کامپوزیتهای هوافضا و دفاعی
- برای تقویت ماتریسهای فلزی سبک (مثلاً آلومینیوم، آلیاژهای تیتانیوم) یا ماتریسهای سرامیکی (مثلاً آلومینا، کاربید سیلیکون) برای ساخت اجزایی مانند پرههای موتور هواپیما، مخروطهای دماغه موشک و صفحات زرهپوش استفاده میشود.
- مزیت: الیاف کاربید بور، سختی و مقاومت سایشی بالایی به کامپوزیت اضافه میکنند و در عین حال وزن کلی را پایین نگه میدارند – که برای کاهش مصرف سوخت هواپیما و بهبود تحرک زرهها (مثلاً جلیقههای ضد گلوله برای مصارف نظامی) بسیار مهم است.
-
قطعات صنعتی با دمای بالا
- کامپوزیتهای سرامیکی مقاوم در برابر حرارت را برای محصولاتی مانند آستر کوره، نازلهای دمای بالا و سپرهای محافظ حرارتی (مثلاً در کورههای صنعتی یا سیستمهای پرتاب موشک) تقویت میکند.
- دلیل: پایداری ساختاری را در دماهای تا ۲۴۰۰ درجه سانتیگراد (در اتمسفر خنثی) حفظ میکند و در برابر اکسیداسیون مقاومت میکند و از تغییر شکل یا تخریب کامپوزیت در گرمای شدید جلوگیری میکند.
-
قطعات مهندسی مقاوم در برابر سایش
- با ماتریسهای پلیمری (مثلاً رزینهای اپوکسی) یا ماتریسهای فلزی مخلوط میشود تا قطعاتی با مقاومت بالا در برابر سایش مانند پروانههای پمپ، لبههای ابزار برش و آببندهای مکانیکی (مورد استفاده در معدن، حفاری نفت یا ساخت ماشینآلات) تولید کند.
- مزایا: سختی بالای آن (سختی موهس ~9.3) به طور قابل توجهی سایش سطحی ناشی از اصطکاک یا سایش را کاهش میدهد و عمر قطعات را در مقایسه با مواد تقویت نشده 2 تا 5 برابر افزایش میدهد.
-
کامپوزیتهای محافظ صنعت هستهای
- ماتریسهای پلیمری یا بتنی را برای مواد محافظ نوترون در راکتورهای هستهای یا تأسیسات ذخیرهسازی زبالههای رادیواکتیو تقویت میکند.
- ویژگی منحصر به فرد: اتمهای بور توانایی بالایی در جذب نوترون دارند (سطح مقطع بالای جذب نوترون)، که باعث میشود کامپوزیتهای تقویتشده با الیاف کاربید بور در جلوگیری از تابش مضر بدون افزایش وزن بیش از حد، مؤثر باشند.