Material

Seramik Boron Karbida (B₄C)

Boron karbida (B₄C) berada dalam kumpulan bahan paling keras diketahui sains — hanya berlian dan boron nitrid kubik melebihi kekerasan Vickers 2800–3200 HVnya. Dengan ketumpatan hanya 2.5 g/cm³, kira-kira satu…

Boron karbida (B₄C) berada dalam kumpulan bahan paling keras diketahui sains — hanya berlian dan boron nitrid kubik melebihi kekerasan Vickers 2800–3200 HVnya. Dengan ketumpatan hanya 2.5 g/cm³, kira-kira satu pertiga keluli, ia memberikan nisbah kekerasan-berat yang tiada bahan teknikal lain tandingi.

Profil ekstrem ini menjadikan B₄C bahan standard untuk perisai anti-peluru ringan (plat perisai peribadi, perisai kokpit helikopter), muncung semburan geseran, hujung pasir dan komponen pam lumpur dengan geseran melampau. Ia juga digunakan sebagai penyerap neutron dalam reaktor nuklear, di mana kandungan boron tinggi memberi keratan rentas tangkapan neutron cemerlang tanpa penalti berat besar.

Typical Properties

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

PropertyIndicative Value
KomposisiBoron carbide
Ketumpatan2.50-2.52 g/cm3
Kekerasan Vickers2800-3200 HV
Kekuatan lenturan400-500 MPa
Kekuatan retak2.5-3.5 MPa.m1/2
Suhu operasi maksimum1000 C in air (oxidises)
Kekonduksian haba30-40 W/m.K
Pengembangan haba (20-1000 C)5.0 x10-6/K
Potential Advantages

Bahan keras ketiga diketahui (selepas berlian dan cBN); sangat ringan berbanding kekerasan; keratan rentas tangkapan neutron cemerlang; modulus keanjalan tinggi (~450 GPa); lengai kimia dengan banyak asid dan alkali; menahan tenaga hentaman dalam konfigurasi perisai.

Design Considerations

Pencirian memerlukan panas-tekan atau sinter plasma, mengehadkan saiz dan kerumitan bentuk berbanding seramik sinter tanpa tekanan. Pengoksidaan bermula ~1000 °C dalam udara, maka suhu tinggi memerlukan persekitaran lengai atau salutan pelindung. Kos tinggi — hanya guna B₄C apabila kekerasannya tidak boleh diganti.

Limitations & Trade-offs

Sangat sukar dipesin selepas sinter (hanya pengisaran berlian); teroksida melebihi 1000 °C maka tidak untuk penggunaan jangka panjang suhu tinggi dalam udara; kekuatan retak rendah (2.5–3.5 MPa·m^1/2); bahan dan pemesinan mahal; terhad kepada geometri agak mudah.