โบรอนคาร์ไบด์ใช้เป็นวัสดุเสริมแรงเส้นใย

โบรอนคาร์ไบด์ใช้เป็นวัสดุเสริมแรงเส้นใย

โบรอนคาร์ไบด์ (สูตรเคมี:  B₄C ) เป็นวัสดุเสริมแรงเส้นใยคุณภาพเยี่ยม ได้รับความนิยมในการผลิตวัสดุคอมโพสิต เนื่องจากมีความแข็งสูงเป็นพิเศษ (รองจากเพชรและคิวบิกโบรอนไนไตรด์) อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่สูง และความเสถียรทางเคมี/ความร้อนที่โดดเด่น การใช้งานหลักในการเสริมแรงคือการเพิ่ม  คุณสมบัติเชิงกล  และ  ความทนทานต่อสภาพแวดล้อม  ของวัสดุคอมโพสิต (เช่น โลหะ เซรามิก พอลิเมอร์)

สถานการณ์การใช้งานหลัก เช่น การเสริมแรงด้วยเส้นใย

  1. วัสดุผสมสำหรับอวกาศและการป้องกันประเทศ
    • ใช้เพื่อเสริมความแข็งแรงให้กับเมทริกซ์โลหะน้ำหนักเบา (เช่น อะลูมิเนียม โลหะผสมไททาเนียม) หรือเมทริกซ์เซรามิก (เช่น อะลูมินา ซิลิกอนคาร์ไบด์) สำหรับการผลิตส่วนประกอบต่างๆ เช่น ใบพัดเครื่องยนต์เครื่องบิน ส่วนหัวขีปนาวุธ และแผ่นเกราะ
    • ข้อดี: เส้นใยคาร์ไบด์โบรอนช่วยเพิ่มความแข็งและความทนทานต่อการสึกหรอให้กับวัสดุผสม ขณะเดียวกันก็ยังคงน้ำหนักโดยรวมให้ต่ำ ซึ่งถือเป็นสิ่งสำคัญในการลดการใช้เชื้อเพลิงเครื่องบินและปรับปรุงความคล่องตัวของเกราะ (เช่น เสื้อเกราะกันกระสุนสำหรับใช้ในทางทหาร)
  2. ส่วนประกอบอุตสาหกรรมอุณหภูมิสูง
    • เสริมความแข็งแรงให้กับคอมโพสิตเซรามิกทนความร้อนสำหรับผลิตภัณฑ์ เช่น แผ่นบุเตาเผา หัวฉีดทนอุณหภูมิสูง และโล่ป้องกันความร้อน (เช่น ในเตาเผาอุตสาหกรรมหรือระบบยิงจรวด)
    • เหตุผล: ช่วยรักษาเสถียรภาพของโครงสร้างได้ที่อุณหภูมิสูงถึง  2,400°C  (ในบรรยากาศเฉื่อย) และทนต่อการเกิดออกซิเดชัน ป้องกันการเสียรูปหรือการเสื่อมสภาพของส่วนประกอบภายใต้ความร้อนสูง
  3. ชิ้นส่วนวิศวกรรมที่ทนทานต่อการสึกหรอ
    • ผสมกับเมทริกซ์โพลีเมอร์ (เช่น เรซินอีพอกซี) หรือเมทริกซ์โลหะเพื่อผลิตชิ้นส่วนที่มีการสึกหรอสูง เช่น ใบพัดปั๊ม ขอบเครื่องมือตัด และซีลเชิงกล (ใช้ในการทำเหมือง การขุดเจาะน้ำมัน หรือการผลิตเครื่องจักร)
    • ประโยชน์: ความแข็งที่สูง (ความแข็ง Mohs ~9.3) ช่วยลดการสึกหรอบนพื้นผิวอันเนื่องมาจากแรงเสียดทานหรือการเสียดสีได้อย่างมาก ช่วยยืดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนได้ 2–5 เท่าเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุที่ไม่มีการเสริมแรง
  4. วัสดุคอมโพสิตป้องกันอุตสาหกรรมนิวเคลียร์
    • เสริมความแข็งแรงเมทริกซ์โพลีเมอร์หรือคอนกรีตสำหรับวัสดุป้องกันนิวตรอนในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หรือสถานที่จัดเก็บขยะกัมมันตภาพรังสี
    • คุณสมบัติเฉพาะ: อะตอมโบรอนมีความสามารถในการดูดซับนิวตรอนได้ดี (หน้าตัดการจับนิวตรอนสูง) ทำให้คอมโพสิตเสริมเส้นใยคาร์ไบด์โบรอนมีประสิทธิภาพในการป้องกันรังสีที่เป็นอันตรายโดยไม่เพิ่มน้ำหนักมากเกินไป
Scroll to Top