صلابة كربيد البورون
كربيد البورون (B ₄ C)، المعروف أيضًا باسم الماس الأسود، هو مادة غير عضوية ذات صلابة عالية نسبيًا. فيما يلي شرح مفصل لصلابة كربيد البورون:
1. صلابة موس
تبلغ صلابة موس لكربيد البورون عادة ما بين 9.3 و 9.5، مما يجعلها واحدة من أصلب ثلاث مواد معروفة، وتأتي في المرتبة الثانية بعد الماس (بصلابة موس 10) ونتريد البورون المكعب.
2. صلابة دقيقة
كما أن صلابة كربيد البورون عالية جدًا، وتختلف قيمة صلادته وفقًا لظروف الاختبار المختلفة وعمليات التحضير. تتراوح صلادته عمومًا بين 3500 كجم/مم² و6700 كجم/مم². وتشير بعض المصادر إلى أن صلادته تتراوح من 3000 كجم/مم² إلى 5500~6700 كجم/مم².
3. خصائص فيزيائية أخرى
بالإضافة إلى صلابته العالية، يتمتع كربيد البورون أيضًا بالخصائص الفيزيائية التالية:
الكثافة: تبلغ كثافة كربيد البورون حوالي 2.46 جم/سم مكعب إلى 2.52 جم/سم مكعب، وهي منخفضة نسبيًا، حوالي ثلث كثافة الفولاذ فقط.
نقطة الانصهار: يتمتع كربيد البورون بنقطة انصهار تبلغ حوالي 2447 درجة مئوية إلى 2450 درجة مئوية وهو مادة ذات نقطة انصهار عالية.
معامل المرونة: معامل المرونة لكربيد البورون يصل إلى 450 جيجا باسكال، مما يدل على مقاومته الجيدة للتشوه.
معامل التمدد الحراري لكربيد البورون منخفض نسبيًا.
الموصلية الحرارية: يتمتع كربيد البورون بموصلية حرارية عالية، مما يساعد على نقل الحرارة وتبديدها.
4. العلاقة بين الصلابة وخصائص المادة
ترتبط صلابة كربيد البورون ارتباطًا وثيقًا بخصائص مادته. على سبيل المثال، تزداد صلابة منتجات كربيد البورون الدقيقة مع زيادة درجة الحرارة، لأنه مع ارتفاع درجة الحرارة، تتسارع سرعة انتقال المسام في الجسم المتكلس، وتكثف عملية تكثيف منتجات كربيد البورون، وتزداد الكثافة الظاهرية للمادة، وتزداد صلابة البورون الدقيقة. بالإضافة إلى ذلك، ترتبط صلابة كربيد البورون أيضًا بعوامل مثل عملية تحضيره وحجم الحبيبات.
كربيد البورون ذو صلابة عالية، يستخدم على نطاق واسع في دروع الدبابات، والسترات الواقية من الرصاص، والعديد من التطبيقات الصناعية.