โบรอนคาร์ไบด์ใช้เป็นวัสดุเสริมแรงเส้นใย
โบรอนคาร์ไบด์ (สูตรเคมี: B₄C ) เป็นวัสดุเสริมแรงเส้นใยคุณภาพเยี่ยม ได้รับความนิยมในการผลิตวัสดุคอมโพสิต เนื่องจากมีความแข็งสูงเป็นพิเศษ (รองจากเพชรและคิวบิกโบรอนไนไตรด์) อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่สูง และความเสถียรทางเคมี/ความร้อนที่โดดเด่น การใช้งานหลักในการเสริมแรงคือการเพิ่ม คุณสมบัติเชิงกล และ ความทนทานต่อสภาพแวดล้อม ของวัสดุคอมโพสิต (เช่น โลหะ เซรามิก พอลิเมอร์)
สถานการณ์การใช้งานหลัก เช่น การเสริมแรงด้วยเส้นใย
-
วัสดุผสมสำหรับอวกาศและการป้องกันประเทศ
- ใช้เพื่อเสริมความแข็งแรงให้กับเมทริกซ์โลหะน้ำหนักเบา (เช่น อะลูมิเนียม โลหะผสมไททาเนียม) หรือเมทริกซ์เซรามิก (เช่น อะลูมินา ซิลิกอนคาร์ไบด์) สำหรับการผลิตส่วนประกอบต่างๆ เช่น ใบพัดเครื่องยนต์เครื่องบิน ส่วนหัวขีปนาวุธ และแผ่นเกราะ
- ข้อดี: เส้นใยคาร์ไบด์โบรอนช่วยเพิ่มความแข็งและความทนทานต่อการสึกหรอให้กับวัสดุผสม ขณะเดียวกันก็ยังคงน้ำหนักโดยรวมให้ต่ำ ซึ่งถือเป็นสิ่งสำคัญในการลดการใช้เชื้อเพลิงเครื่องบินและปรับปรุงความคล่องตัวของเกราะ (เช่น เสื้อเกราะกันกระสุนสำหรับใช้ในทางทหาร)
-
ส่วนประกอบอุตสาหกรรมอุณหภูมิสูง
- เสริมความแข็งแรงให้กับคอมโพสิตเซรามิกทนความร้อนสำหรับผลิตภัณฑ์ เช่น แผ่นบุเตาเผา หัวฉีดทนอุณหภูมิสูง และโล่ป้องกันความร้อน (เช่น ในเตาเผาอุตสาหกรรมหรือระบบยิงจรวด)
- เหตุผล: ช่วยรักษาเสถียรภาพของโครงสร้างได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 2,400°C (ในบรรยากาศเฉื่อย) และทนต่อการเกิดออกซิเดชัน ป้องกันการเสียรูปหรือการเสื่อมสภาพของส่วนประกอบภายใต้ความร้อนสูง
-
ชิ้นส่วนวิศวกรรมที่ทนทานต่อการสึกหรอ
- ผสมกับเมทริกซ์โพลีเมอร์ (เช่น เรซินอีพอกซี) หรือเมทริกซ์โลหะเพื่อผลิตชิ้นส่วนที่มีการสึกหรอสูง เช่น ใบพัดปั๊ม ขอบเครื่องมือตัด และซีลเชิงกล (ใช้ในการทำเหมือง การขุดเจาะน้ำมัน หรือการผลิตเครื่องจักร)
- ประโยชน์: ความแข็งที่สูง (ความแข็ง Mohs ~9.3) ช่วยลดการสึกหรอบนพื้นผิวอันเนื่องมาจากแรงเสียดทานหรือการเสียดสีได้อย่างมาก ช่วยยืดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนได้ 2–5 เท่าเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุที่ไม่มีการเสริมแรง
-
วัสดุคอมโพสิตป้องกันอุตสาหกรรมนิวเคลียร์
- เสริมความแข็งแรงเมทริกซ์โพลีเมอร์หรือคอนกรีตสำหรับวัสดุป้องกันนิวตรอนในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หรือสถานที่จัดเก็บขยะกัมมันตภาพรังสี
- คุณสมบัติเฉพาะ: อะตอมโบรอนมีความสามารถในการดูดซับนิวตรอนได้ดี (หน้าตัดการจับนิวตรอนสูง) ทำให้คอมโพสิตเสริมเส้นใยคาร์ไบด์โบรอนมีประสิทธิภาพในการป้องกันรังสีที่เป็นอันตรายโดยไม่เพิ่มน้ำหนักมากเกินไป