Lif takviye malzemesi olarak kullanılan bor karbür
Bor karbür (kimyasal formülü: B₄C ), kompozit üretiminde özellikle ultra yüksek sertliği (elmas ve kübik bor nitrürden sonra ikinci), yüksek mukavemet-ağırlık oranı ve olağanüstü kimyasal/termal kararlılığıyla değer gören mükemmel bir elyaf takviye malzemesidir. Takviye olarak temel uygulaması, kompozit matrislerin (örneğin metaller, seramikler, polimerler) mekanik özelliklerini ve çevresel direncini artırmaktır.
Fiber Takviyesi Olarak Temel Uygulama Senaryoları
-
Havacılık ve Savunma Kompozitleri
- Uçak motoru kanatları, füze burun konileri ve zırh plakaları gibi bileşenlerin üretiminde hafif metal matrisleri (örneğin alüminyum, titanyum alaşımları) veya seramik matrisleri (örneğin alüminyum oksit, silisyum karbür) güçlendirmek için kullanılır.
- Avantaj: Bor karbür lifler, kompozite yüksek sertlik ve aşınma direnci katarken, genel ağırlığı düşük tutar; bu da uçak yakıt tüketimini azaltmak ve zırh hareketliliğini artırmak (örneğin, askeri kullanım için kurşun geçirmez yelekler) için kritik öneme sahiptir.
-
Yüksek Sıcaklık Endüstriyel Bileşenleri
- Fırın astarları, yüksek sıcaklık nozulları ve termal koruma kalkanları (örneğin endüstriyel fırınlarda veya roket fırlatma sistemlerinde) gibi ürünler için ısıya dayanıklı seramik kompozitleri güçlendirir.
- Gerekçe: 2400°C’ye kadar (inert atmosferde) yapısal kararlılığını korur ve oksidasyona karşı direnç göstererek aşırı ısı altında kompozitin deformasyonunu veya bozulmasını önler.
-
Aşınmaya Dayanıklı Mühendislik Parçaları
- Pompa pervaneleri, kesici takım kenarları ve mekanik contalar (madencilik, petrol sondajı veya makine imalatında kullanılır) gibi yüksek aşınmaya dayanıklı bileşenler üretmek için polimer matrislerle (örneğin epoksi reçineleri) veya metal matrislerle karıştırılır.
- Avantajı: Yüksek sertliği (Mohs sertliği ~9,3), sürtünme veya aşınmadan kaynaklanan yüzey aşınmasını önemli ölçüde azaltır ve takviyesiz malzemelere kıyasla parçaların kullanım ömrünü 2-5 kat artırır.
-
Nükleer Endüstri Koruma Kompozitleri
- Nükleer reaktörlerde veya radyoaktif atık depolama tesislerinde nötron kalkanlama malzemeleri için polimer veya beton matrisleri güçlendirir.
- Benzersiz Özellik: Bor atomları nötronları emme konusunda güçlü bir yeteneğe sahiptir (yüksek nötron yakalama kesiti), bu da bor karbür elyaf takviyeli kompozitleri aşırı ağırlık eklemeden zararlı radyasyonu engellemede etkili hale getirir.