碳化硼用作纖維增強材料
碳化硼（化學式： B₄C）是一種優異的纖維增強材料，因其超高硬度（僅次於鑽石和立方氮化硼）、高強度重量比以及出色的化學/熱穩定性，在複合材料製造中備受重視。其作為增強材料的核心應用在於增強 複合材料基質（例如金屬、陶瓷、聚合物）的機械性能 和 耐環境性。
纖維增強材料的主要應用場景
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航空航太和國防複合材料
- 用於增強輕質金屬基體（如鋁、鈦合金）或陶瓷基體（如氧化鋁、碳化矽），以製造飛機引擎葉片、飛彈鼻錐和裝甲板等零件。
- 優點：碳化硼纖維為複合材料增加了高硬度和耐磨性，同時保持了較低的整體重量——這對於降低飛機燃料消耗和提高裝甲機動性（例如軍用防彈背心）至關重要。
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高溫工業部件
- 增強耐熱陶瓷複合材料，用於製造爐襯、高溫噴嘴和熱防護罩（例如工業窯爐或火箭發射系統）等產品。
- 原理：它在高達 2400°C 的溫度下 （在惰性氣氛中）保持結構穩定性並抗氧化，防止複合材料在極熱條件下變形或降解。
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耐磨工程零件
- 與聚合物基質（例如環氧樹脂）或金屬基質混合，以生產高磨損部件，如泵葉輪、切削刀具邊緣和機械密封件（用於採礦、石油鑽探或機械製造）。
- 優點：其高硬度（莫氏硬度~9.3）顯著減少了摩擦或磨損造成的表面磨損，與未增強材料相比，零件的使用壽命延長了 2-5 倍。
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核工業屏蔽複合材料
- 增強核反應器或放射性廢棄物儲存設施中的中子屏蔽材料的聚合物或混凝土基質。
- 獨特性能：硼原子具有很強的吸收中子的能力（高中子捕獲截面），使得碳化硼纖維增強複合材料能夠有效阻擋有害輻射，而不會增加過多的重量。