Carburo di boro utilizzato come materiale di rinforzo delle fibre
Il carburo di boro (formula chimica: B₄C ) è un eccellente materiale di rinforzo in fibra, apprezzato nella produzione di compositi principalmente per la sua durezza ultraelevata (seconda solo al diamante e al nitruro di boro cubico), l’elevato rapporto resistenza/peso e l’eccezionale stabilità chimica/termica. La sua applicazione principale come rinforzo risiede nel miglioramento delle proprietà meccaniche e della resistenza ambientale delle matrici composite (ad esempio, metalli, ceramiche, polimeri).
Scenari applicativi chiave come rinforzo in fibra
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Compositi per l’aerospazio e la difesa
- Utilizzato per rinforzare matrici metalliche leggere (ad esempio, alluminio, leghe di titanio) o matrici ceramiche (ad esempio, allumina, carburo di silicio) per la produzione di componenti come pale di motori di aerei, coni di prua di missili e piastre di corazza.
- Vantaggio: le fibre di carburo di boro conferiscono elevata durezza e resistenza all’usura al composito, mantenendo al contempo basso il peso complessivo, fondamentale per ridurre il consumo di carburante degli aerei e migliorare la mobilità delle armature (ad esempio, giubbotti antiproiettile per uso militare).
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Componenti industriali ad alta temperatura
- Rinforza i compositi ceramici resistenti al calore per prodotti quali rivestimenti di forni, ugelli ad alta temperatura e schermi di protezione termica (ad esempio, in forni industriali o sistemi di lancio di razzi).
- Motivazione: mantiene la stabilità strutturale a temperature fino a 2400°C (in atmosfera inerte) e resiste all’ossidazione, prevenendo la deformazione o la degradazione del composito in condizioni di calore estremo.
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Parti di ingegneria resistenti all’usura
- Miscelato con matrici polimeriche (ad esempio resine epossidiche) o matrici metalliche per produrre componenti ad alta usura come giranti di pompe, taglienti di utensili e tenute meccaniche (utilizzate nell’industria mineraria, nelle trivellazioni petrolifere o nella produzione di macchinari).
- Vantaggio: la sua elevata durezza (durezza Mohs ~9,3) riduce significativamente l’usura superficiale dovuta a attrito o abrasione, prolungando la durata utile dei componenti da 2 a 5 volte rispetto ai materiali non rinforzati.
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Compositi schermanti per l’industria nucleare
- Rinforza matrici polimeriche o di cemento per materiali di schermatura dei neutroni nei reattori nucleari o negli impianti di stoccaggio dei rifiuti radioattivi.
- Proprietà unica: gli atomi di boro hanno una forte capacità di assorbire i neutroni (elevata sezione d’urto di cattura dei neutroni), rendendo i compositi rinforzati con fibre di carburo di boro efficaci nel bloccare le radiazioni nocive senza aggiungere peso eccessivo.