كربيد البورون يستخدم كمواد لتقوية الألياف
كربيد البورون (الصيغة الكيميائية: B₄C ) مادة ممتازة لتقوية الألياف، وتُقدّر في تصنيع المواد المركبة بشكل رئيسي لصلابتها الفائقة (التي تتفوق عليها فقط الماس ونيتريد البورون المكعب)، ونسبة قوتها إلى وزنها العالية، وثباتها الكيميائي/الحراري المتميز. يكمن تطبيقه الأساسي كتعزيز في تحسين الخواص الميكانيكية ومقاومة العوامل البيئية للمصفوفات المركبة (مثل المعادن والسيراميك والبوليمرات).
سيناريوهات التطبيق الرئيسية كتعزيز للألياف
-
المركبات الفضائية والدفاعية
- تُستخدم لتقوية مصفوفات المعادن خفيفة الوزن (مثل الألومنيوم وسبائك التيتانيوم) أو مصفوفات السيراميك (مثل الألومينا وكربيد السيليكون) لتصنيع مكونات مثل شفرات محركات الطائرات ومخاريط أنف الصواريخ ولوحات الدروع.
- الميزة: تضيف ألياف كربيد البورون صلابة عالية ومقاومة للتآكل إلى المركب مع الحفاظ على الوزن الإجمالي منخفضًا – وهو أمر بالغ الأهمية لتقليل استهلاك وقود الطائرات وتحسين قدرة الدروع على الحركة (على سبيل المثال، السترات الواقية من الرصاص للاستخدام العسكري).
-
المكونات الصناعية عالية الحرارة
- يعزز المركبات الخزفية المقاومة للحرارة للمنتجات مثل بطانات الفرن، والفوهات ذات درجات الحرارة العالية، ودروع الحماية الحرارية (على سبيل المثال، في الأفران الصناعية أو أنظمة إطلاق الصواريخ).
- الأساس المنطقي: يحافظ على الاستقرار الهيكلي في درجات حرارة تصل إلى 2400 درجة مئوية (في جو خامد) ويقاوم الأكسدة، مما يمنع تشوه المركب أو تدهوره تحت الحرارة الشديدة.
-
أجزاء هندسية مقاومة للتآكل
- يتم خلطها مع مصفوفات البوليمر (على سبيل المثال، راتنجات الإيبوكسي) أو مصفوفات معدنية لإنتاج مكونات عالية التآكل مثل مراوح المضخة، وحواف أدوات القطع، والأختام الميكانيكية (التي تستخدم في التعدين، أو حفر النفط، أو تصنيع الآلات).
- الفائدة: صلابتها العالية (صلابة موس ~9.3) تقلل بشكل كبير من تآكل السطح الناتج عن الاحتكاك أو التآكل، مما يطيل عمر خدمة الأجزاء بمقدار 2-5 مرات مقارنة بالمواد غير المقواة.
-
مركبات الحماية للصناعة النووية
- يعمل على تعزيز مصفوفات البوليمر أو الخرسانة لمواد حماية النيوترون في المفاعلات النووية أو مرافق تخزين النفايات المشعة.
- خاصية فريدة: تتمتع ذرات البورون بقدرة قوية على امتصاص النيوترونات (مقطع عرضي عالي لالتقاط النيوترونات)، مما يجعل المركبات المقواة بألياف كربيد البورون فعالة في منع الإشعاع الضار دون إضافة وزن زائد.