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碳化硼
鎖定
碳化硼,別名黑鑽石,是一種無機物,化學式為B₄C,通常為灰黑色微粉。是已知最堅硬的三種材料之一(僅次於金剛石和立方相氮化硼),用於坦克車的裝甲、避彈衣和很多工業應用品中。它的莫氏硬度約為9.5。
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碳化硼可以吸收大量的中子而不會形成任何放射性同位素,因此它在核能發電場裏它是很理想的中子吸收劑,而中子吸收劑主要是控制核分裂的速率。碳化硼在核反應爐場裏主要是做成可控制的棒狀,但有的時候會因為要增加表面積而把它製成粉末狀。
- 外 觀
- 灰黑色微粉
- 應 用
- 避彈衣等
- 管制信息
- 本品不受管制
- 性 質
- 密度低、強度大、高温穩定性
碳化硼碳化硼簡介
中文名稱:碳化硼
化學式
B4C,
相對分子質量
55.26
性狀
堅硬黑色有光澤晶體。硬度比工業金剛石低,但比碳化硅高。與大多數陶器相比,易碎性較低。具有大的熱能中子俘獲截面。抗化學作用強。不受熱氟化氫和硝酸的侵蝕。溶於熔化的鹼中,不溶於水和酸。相對密度(d204)2.508~2.512。熔點2350℃。沸點3500℃。
儲存
密封保存。
用途
防化學品陶器、耐磨工具製造。
質檢信息質檢項目指標值
質檢項目 | 項目指標值 |
---|---|
含量(B4C) | ≥90.0% |
遊離炭及三氧化二硼和其它雜質總量 | ≤10.0% |
碳化硼理化常數
名稱; 碳化硼 | |
IUPAC英文名 | |
別名 | B4-C、B4C、黑鑽石、一碳化四硼 |
55.255 g mol | |
外觀 | 黑色粉狀 |
密度 | 2.52 g/cm (固) |
熔點 | 2350 °C (2623.15 K) |
沸點 | >3500 °C (>3773.15 K) |
在水中的 溶解度 | 不可溶 |
菱方 | |
主要危險 | 有害,刺激性 |
碳化硼物理化學性質
與酸、鹼溶液不起反應,具有高化學位、中子吸收、耐磨及半導體導電性。是對酸最穩定的物質之一,在所有濃或稀的酸或鹼水溶液中都穩定。碳化硼在空氣環境下中800℃以下是基本穩定的,由於其在更高的温度氧化形成的氧化硼呈氣相流失,導致其不穩定,氧化形成二氧化碳和三氧化二硼。
當有一些過渡金屬及其碳化物共存時,有特殊的穩定性。在1000~1100℃條件下元素週期表中第Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ族過渡金屬與碳化硼粉末強烈反應形成金屬硼化物。不過,在更高的反應温度下,文獻報道指出碳化硼容易氮化或者和過渡金屬氧化物反應,形成相應的氮化硼、以及硼化物,這種硼化物以稀土和鹼土金屬六硼化物為多。
由於製備手段的因素,碳化硼容易形成碳缺陷,導致硼碳比在很大的範圍內變化而不影響其晶體結構,這往往導致其理化性能的降低。這種缺陷往往難以通過粉末衍射分辨,常常需要化學滴定以及能量損失譜確定。
碳化硼製備
碳化硼最初在美國化學會志報道,是通過電爐中焦炭和氧化硼反應得到的,這種製備手段也是目前工業生產所採用的辦法。
2B2O3+7C=B4C+6CO
碳化硼應用
碳化硼控制核裂變
碳化硼可以吸收大量的中子而不會形成任何放射性同位素,因此它在核能發電場裏他是很理想的中子吸收劑,而中子吸收劑主要是控制核分裂的速率。碳化硼在核反應爐場裏主要是做成可控制的棒狀,但有的時候會因為要增加表面積而把它製成粉末狀。
1986年切爾諾貝利核事故時,俄羅斯投下了近2000噸碳化硼和沙子後,最終使反應堆中的鏈式反應停止。
碳化硼研磨材料
碳化硼塗層塗料
碳化硼還可以作為軍艦和直升機的陶瓷塗層,其重量輕並且有抵抗穿甲彈穿透熱壓塗層成整體防層的能力。
碳化硼噴嘴
在軍火工業中可用作製造槍炮噴嘴。碳化硼,極硬又耐磨,與酸鹼不起反應,耐高/低温,耐高壓,密度≥2.46g/cm3;顯微硬度≥3500kgf/mm2,抗彎強度≥400MPa,熔點為2450℃。
碳化硼其他
碳化硼還用於金屬硼化物的製造以及冶煉硼鈉、硼合金和特殊焊接等。
碳化硼包裝及儲存
聚乙烯塑料盒包裝,貯存於清潔乾燥的庫房中。
- 參考資料
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- 1. Liancheng Wang, Zhihui Wang, Liqiang Xu.Corrosion synthesis of boron carbide with pore and hollow structure:Int. Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 35 (2012) 284–287
- 2. 薛冬峯,李克豔,張方方主編. 材料化學進展[M]. 上海:華東理工大學出版社, 2011:198
- 3. 北京師範大學化學系無機化學教研室. 簡易化學手冊[M]. 北京:北京出版社, 1980:302
- 4. 碳化硼 .化源網[引用日期2022-10-19]