简述B4C碳化硼陶瓷的特性及制备原理

碳化硼（B₄C）是一种合成材料，其硬度仅次于立方氮化硼和金刚石，也称为黑金刚石。它是按吨数生产的最硬的材料，尽管很多以粉末形式用于磨料研磨和研磨应用以及磨料水射流切割或用作核应用的涂层。它可以通过在超过2000℃的温度下压制，粉末可以形成基本形状。

应用场景
碳化硼陶瓷由于具有强吸附力的特性组合，它是许多高性能应用场景中的必备材料。其出色的硬度使其成为适用于金属和陶瓷的研磨、抛光和水射流切割的研磨粉。低比重、高硬度和合理的韧性相结合，使其成为适用于车身和车辆装甲的材料。碳化硼还广泛用作控制棒、屏蔽材料和核反应堆中的中子探测器，因为它能够吸收中子而不形成长寿命放射性核素。由于它是一种 p 型半导体，碳化硼可以成为可在高温下运行的电子设备的合适候选材料。碳化硼也是一种优良的 p 型热电材料。B₄C 以固体形式呈现出非常低的密度以及最高的硬度和良好的耐磨性。除了高弹性模量外，这种组合还提供出色的抗弹能量吸收能力，尤其是与塑料等其他材料结合使用时。低密度对人员防护装备和机载防护设计人员具有吸引力。近年来，弹道装甲已成为 B4C 生产的主要应用。

B₄C碳化硼陶瓷片

其他应用包括用于高磨损喷砂和其他陶瓷模具的喷嘴。核反应堆取决于屏蔽应用和控制棒中中子吸收和耐化学性的 B4C 特性。还为飞机设计了特殊的磨损和碰撞保护物品，这些物品受益于碳化硼的硬度和低密度。
与许多烧结技术陶瓷一样，生产商能够将半烧制或“生坯”形式加工成粗略尺寸，也可以相对轻松地添加孔等简单特征。然而，在高温最终燃烧期间，生坯显着收缩，不可能保持严格的公差。因此，如果需要精密零件，则需要使用金刚石研磨进行烧后加工，钧杰陶瓷在碳化硼陶瓷精密加工方面具有丰富的经验及先进的技术。

碳化硼陶瓷制造
碳化硼可以加工成生坯、饼干状或完全致密的状态。 在生坯或饼干形式时，它可以相对容易地加工成复杂的几何形状。 但是，使材料完全致密化所需的烧结过程会导致碳化硼主体收缩约 20%。 这种收缩意味着在加工碳化硼预烧结时不可能保持非常严格的公差。 为了达到非常严格的公差，必须使用金刚石工具对完全烧结的材料进行加工/研磨。 在这个过程中，使用非常精确的金刚石涂层工具/轮来研磨材料，直到形成所需的形状。 由于材料的固有硬度，这可能是一个耗时且昂贵的过程。