Material

Керамика карбида бора (B₄C)

Карбид бора (B₄C) — один из твёрдейших материалов, известных науке: его твёрдость по Виккерсу 2800–3200 HV превосходят лишь алмаз и кубический нитрид бора. При плотности всего 2,5 г/см³ — примерно…

Custom Precision Ceramic Parts

Карбид бора (B₄C) — один из твёрдейших материалов, известных науке: его твёрдость по Виккерсу 2800–3200 HV превосходят лишь алмаз и кубический нитрид бора. При плотности всего 2,5 г/см³ — примерно треть от стали — он обеспечивает отношение твёрдости к весу, которому не соответствует ни один другой конструкционный материал.

Такой экстремальный профиль делает B₄C стандартным материалом для лёгкой баллистической брони (бронеплиты, экраны кабин вертолётов), абразивных пескоструйных сопел, наконечников и износостойких деталей шламовых насосов. Он также используется как поглотитель нейтронов в ядерных реакторах, где его высокое содержание бора обеспечивает отличное сечение захвата нейтронов без чрезмерной весовой нагрузки.

Typical Properties

Indicative ranges — confirm grade and test conditions before design commitment.

PropertyIndicative Value
СоставBoron carbide
Плотность2.50-2.52 g/cm3
Твёрдость по Виккерсу2800-3200 HV
Прочность на изгиб400-500 MPa
Вязкость разрушения2.5-3.5 MPa.m1/2
Максимальная рабочая температура1000 C in air (oxidises)
Теплопроводность30-40 W/m.K
Тепловое расширение (20-1000 C)5.0 x10-6/K
Potential Advantages

Третий по твёрдости из известных материалов (после алмаза и cBN); исключительно лёгкий для своей твёрдости; отличное сечение поглощения нейтронов; высокий модуль упругости (~450 ГПа); химически инертен ко многим кислотам и щелочам; хорошо поглощает энергию удара в броневых конфигурациях.

Design Considerations

Уплотнение требует горячего прессования или искрового плазменного спекания, что ограничивает размер и сложность формы по сравнению с бессдавлением спечёнными керамиками. Окисление начинается выше ~1000 °C на воздухе, поэтому высокотемпературное применение требует инертной атмосферы или защитного покрытия. Стоимость высока — применяйте B₄C там, где его твёрдость незаменима.

Limitations & Trade-offs

Очень трудно обрабатывать после спекания (только алмазное шлифование); окисляется выше 1000 °C, исключая длительное применение на воздухе при высокой температуре; низкая вязкость разрушения (2,5–3,5 MPa·m^1/2); дорогое сырьё и обработка; ограничен относительно простыми геометриями.