Bor Karbür Üretimi

Bor karbür üretiminin ne odluğu ve bar karbür üretimi hakkında önemli bilgilerin tamamına bu yazımızdan ulaşabilirsiniz





2Bor Karbür
Bor karbür, metal olmayan en önemli gruba ait olup, en sert malzemedir Mükemmel özellikleri arasında :


-Ekstrem sertliği;
onu ancak Elmas ve kubik Bor Nitrür (cBN) aşar
-Birçok kimyasal reaksiyonlara karşı dayanımı çok yüksektir
-Diğer mükemmel özelliği ise düşük yoğunluğu ile ısı dayanımıdır


İçerik bakımından yaklaşık % 80 Bor ihtiva etmesi, bileşiğin yüksek ergime noktası ve iyi kimyasal ve fiziksel kararlığından dolayı nötronların absorbe edilmesinde bor karbür daha etkin ve daha ekonomiktir(8)
İçeriğinde yüksek bor ihtiva etmesi, Bor karbürü diğer bor bileşikleri üretmede önemli bir kaynak kılmaktadır Örneğin; en ilginç olanlar arasında, Bor halojenleri veya borlu metaller bulunmaktadır(8)
Bor Karbür 2500 0C de, Bor oksit bileşimi ve Karbondan elde edilmektedir Bileşimdeki sınır aralıkları (bor oranları) nispeten muhteliftir Bor/Karbon oranı 38 den 104 ?e kadar; teknik Bor Karbür için aşağı yukarı değer aralıkları ise , 3,9 den 4,3 ?e kadar değişmektedir (tipik bor/ Karbon oranları 4,0 ?4,1 dır)(8)


21Bor Karbürün Tarihçesi
Yüksek ergime sıcaklığı, yüksek sertlik, düşük yoğunluk, kimyasal maddelere-karşı üstün direnç, yüksek nötron absorplama özelliğine sahip olma ve üstün mekanik özellikleri nedeniyle bor karbür, günümüzde ileri teknolojinin önemli bir malzemesidir Bor karbür özellikle, nükleer reaktörlerde, hafif zırh üretiminde ve yüksek sıcaklık malzemesi olarak kullanılmaktadır(4)
Stokiometrik bor karbür bileşiği, 1934'de tesbit edilmiştir Bu tarihten sonra bor karbürün değişik formüllerde olduğu ileri sürülmüş ancak bunlar diğer araştırıcılar tarafından doğrulanmamıştır 1950'lerden sonra, bor karbürün yapısı ve özellikleri üzerine yoğun araştırmalar yapılmıştır(4)
Podzsuz, amonyağın borik oksitle reaksiyonu sonucu saf bor nitrürü elde etmiştir Bor karbürde aynı yöntemle karbonla harmanladıktan sonra redükleyici atmosferde, yüksek sıcaklıkta üretilebilmektedir Bu araştırmacı bu işlemlerle B4C ve B5C ürettiğini iddia etmektedir (4)


Bor karbür, SiC gibi karbürlerden daha yüksek sertlik değerlerine sahip olmasına rağmen metalürji sanayiinde özellikle aşındırma sanayiinde tam olarak, kullanılması sağlanamamıştır Özellikler günümüzde tane boyutuna göre ayırımının tam olarak yapılmasına rağmen aşındırma çarklarında kırık parçacıkların yüzeyi terketmek istememesi kullanımı kısıtlayıcı elki yapmaktadır Bu olumsuz yönüne rağmen bağlayıcı kullanmaksızın yüksek sıcaklıkta ve/veya yüksek basınçlarda kendi kendine kalıplanabilmesi ve bu yolla makina parçalarının üretimine imkan vermesi aynı zamanda çeşitli yöntemlerle ( plazma spray, elektrik ark yöntemiyle ergitilip kaplanması, flama spray vb gibi) kaplanabilmesi ve yüksek hız çeliklerinde olduğu gibi (molibden esaslı) dekarbürizasyoruı önlemek ve ısıl işlem esnasında oluşması muhtemel yumuşak karbürleri engellemek için alaşım elementi olarak kullanılabilmesi bor karbürün önemini daha da arttırmıştır Artık günümüzde savunma sanayiinde yüksek sertlik ve mukavemetin istendiği her sanayi kolunda kullanımı söz konusudur(4)
22Bor Karbürün Fiziksel Kimyasal Ve Mekanik Özellikleri
Bor karbürün ilgi çeken bazı özellikleri ergime sıcaklığı (27200K) , kaynama noktası (37700K) ,sertliği (2900-3580kg/mm2 ) young modülü (450-470 GPa) , kayma modülü (18* GPa) , ve havada oksidasyon sıcaklığı (8750K ?in üzeri) oda sıcaklığında elektrik iletkenliği (140 Ω-1m-1 ) ve uzama katsayısıdır (5x10-6 /0K)(16)
221Fiziksel Özellikleri
Bor karbür, metalik bir malzeme değildir ve kenvensiyonel yöntemlerle şekillendirilemezler Manyetiklik özelliği olmaması ve statik elektrik taşımamalarına rağmen basınçla şekilcndirildiklcrinde kesilip parlatmaktadırlar Metalik malzemelerden per farklı davranışın görülmediği bu durumlarda yüksek sertlik özelliğinden dolayı makina parçalarının alışılmış talaş kaldırma yöntemleriyle üretimi yapılamamaktadır(4)


222Kimyasal Özellikleri
B4C en kararlı bileşiklerden bir tanesidirİnce B4C tozları nemli ortamda yavaş bir şekilde oksitlenirler; oksijen ve nem miktarı zamanla artmakta ve B2O3 , HBO3 ya da H3BO3 gibi fazlar toz yüzeyinde oluşmaktadır(7)
Sıcak preslenmiş numunelerin oksidasyonu , oksitleyici bir ortamda 6000C?de başlamakta ve soğuma sırasında çatlayan şeffaf ince bir B2O3 tabakasının oluşumuna neden olmaktadır 12000C?ye kadar oksitlenme kinetiği iyonların oksit tabakasındaki yayınımı nedeniyle yavaştır(7)
Sıcak preslenmiş ya da sinterlenmiş bor karbürün hemen hemen bütün mekanik özellikleri safsızlıkların oranına (özellikle Al,Si,C) ve dağılımına , gözenek miktarına ve tane boyutuna bağlıdırBor karbürün mukavemeti 300-500 MPa arasında verilmektedirAyrıca serbest karbonu bağlamak üzere ilave edilen bor atomlarının mukavemet arttırdığı ve bor karbür katı çözeltisindeki karbon miktarı arttıkça mukavemetin arttığı gözlenmiştir(7)
B4C inert ve oksitleyici ortamlarda oda sıcaklığındaki mukavemet değerini 11000C?ye kadar koruyabilmektedir ancak özellikle oksitleyici bir ortamda 12000C?nin üzerindeki sıcaklıklarda meydana gelen yüksek oksidasyondan dolayı(B2O3 oluşumu) mukavemet tümüyle yitirilmektedirSi ve Al ilaveleri ile bor karbürlerin oksidasyon direnci iyleştirilebilmiş ve böylelikle 14000C?ye kadar göreceli olarak daha yüksek mukavemet değerlerine ulaşılabilmiştir(7)