Кіріспе
Өте қатты керамикалық қосылыс
B4C
chembox
| verifiedrevid = 430790006
| Name = Boron carbide
| ImageFile = File:Boron carbide. JPG
| ImageSize =
| ImageName = Борон карбиді
| ImageFile2 =
| ImageSize2 =
| ImageName2 =
| IUPACName = Борон карбиді
| OtherNames = Tetrabor
|Section1=
|Section2=Chembox Properties
| Formula = B4C
| MolarMass = 55.255 г/моль
| Appearance = қою сұр немесе қара ұнтақ, иіссіз
| Density = 2.50 г/см3, қатты
| Solubility = ерімейді
| MeltingPtC = 2350
| MeltingPt ref =
сондай-ақ көптеген өнеркәсіптік қолданыстарға ие. Викерс қаттылығы >30 ГПа болатын бұл материал, кубикалық борон нитриді мен алмастан кейін ең қатты белгілі материалдардың бірі.
B4C
chembox
| verifiedrevid = 430790006
| Name = Boron carbide
| ImageFile = File:Boron carbide. JPG
| ImageSize =
| ImageName = Boron carbide
| ImageFile2 =
| ImageSize2 =
| ImageName2 =
| IUPACName = Boron carbide
| OtherNames = Tetrabor
|Section1=
|Section2=Chembox Properties
| Formula = B4C
| MolarMass = 55.255 g/mol
| Appearance = dark gray or black powder, odorless
| Density = 2.50 g/cm3, solid. | Solubility = insoluble
| MeltingPtC = 2350
| MeltingPt ref =
as well as numerous industrial applications. With a Vickers hardness of >30 GPa, it is one of the hardest known materials, behind cubic boron nitride and diamond.
Тарих
Бор карбиді 19 ғасырда металл борларымен өтетін реакциялардың қосалқы өнімі ретінде ашылған, бірақ оның химиялық формуласы белгісіз болды. 1930 жылдарға дейін ғана оның химиялық құрамы B4C деп есептелді. Материалдың нақты 4:1 стехиометриясы бар-жоқ деген пікір таласы болды, себебі практикада материал осы формулаға қатысты көміртектен сәл кем болады, ал рентгендік кристаллография оның құрылымы өте күрделі екенін көрсетеді, C-B-C тізбектері мен B12 икосаэдрлерінің араласуынан тұрады. Бұл ерекшеліктер өте қарапайым, нақты B4C эмпирикалық формуласына қарсы дәлелдер келтірді. B12 құрылымдық бірлігіне байланысты, "идеалды" бор карбидінің химиялық формуласы көбінесе B4C емес, B12C3 деп жазылады, ал бор карбидінің көміртектің жетіспеуі B12C3 және B12CBC бірліктерінің комбинациясы арқылы сипатталады.
Кристалдық құрылым
Борон карбиді икосаэдрлік боридтерге тән күрделі кристалдық құрылымға ие. Онда B12 икосаэдрлері ромбоэдралық тор бірлігін құрайды (кеңістік тобы: Rm (No. 166), тор тұрақтылары: a = 0,56 нм және c = 1,212 нм), бұл бірлік жасушаның ортасында орналасқан C-B-C тізбегін қоршап тұрады, ал көміртек атомдары көршілес үш икосаэдрді байланыстырады. Бұл құрылым қабатталған: B12 икосаэдрлері мен байланыстыратын көміртектер c жазықтығына параллель таралатын және c ось бойымен жиналатын желілік жазықтықты құрайды. Торда екі негізгі құрылымдық бірлік бар: B12 икосаэдрі және B6 октаэдрі. B6 октаэдрлерінің шағын мөлшеріне байланысты олар бір-бірімен байланыса алмайды. Олардың орнына, олар көрші қабаттағы B12 икосаэдрлеріне байланысады, бұл c жазықтығындағы байланыс күшін азайтады. Кванттық механикалық есептеулер көрсеткендей, кристалдағы әртүрлі орындардағы бор және көміртек атомдарының конфигурациялық тәртіпсіздігі материалдың бірнеше қасиеттерін анықтайды – атап айтқанда, B4C құрамының кристалдық симметриясы және B13C2 құрамының металл емес электрлік қасиеттері.
Қасиеттері
Борон карбиді өте берік материал ретінде танымал, ол өте жоғары қаттылыққа (Мохс қаттылық шкаласы бойынша шамамен 9,5-тен 9,75-ке дейін) ие, нейтрондарды сіңіруге арналған үлкен көлденең қимасы (яғни, нейтрондарға қарсы жақсы қорғаныш қасиеттері), иондаушы сәулеленуге және көптеген химиялық заттарға төзімді. Оның Викерс қаттылығы (38 ГПа), серпімділік модулі (460 ГПа) және сынуға төзімділігі (3,5 МПа·м1/2) алмаздың (1150 ГПа және 5,3 МПа·м1/2) сәйкес мәндеріне жуық. 2015 жылғы мәліметтер бойынша, борон карбиді алмаз бен кубикалық борон нитридінен кейін үшінші ең берік зат болып саналады, сондықтан оған "қара алмаз" деген есім берілген.
Ядролық қолдану
Борон карбидінің ұзақ өмір сүретін радионуклидтер түзбей, нейтрондарды жұту қабілеті, оны ядролық электр станцияларында және адамдарға зиян келтіретін нейтронды бомбалардан пайда болатын нейтронды сәулеленуді сіңіруге қолдануға ыңғайлы етеді. Борон карбидінің ядролық қолданыстарының бірі – қорғау.