Когда говорят про карбид бора керамика, многие сразу представляют себе бронепластины — и это верно, но лишь отчасти. На деле же спектр применения шире, и сам материал капризнее, чем кажется. Я лет десять работаю с керамикой на основе B4C, и до сих пор сталкиваюсь с нюансами, которые не описаны в учебниках.
Если брать чистый порошок — это одно. Но когда начинаешь готовить шихту для прессования, понимаешь: главное — не только химическая чистота, но и форма частиц, их распределение по фракциям. У нас на производстве, кстати, долго мучились с агломератами — пока не подобрали режим механоактивации.
Вот например, китайские коллеги из ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив — они ведь с 2015 года запустили линию на 3000 тонн карбида бора. И марку ?Хуангэн? многие знают. Но даже у них, я слышал, первые партии шли с переменным успехом — то плотность не та, то пористость выше нормы.
И это нормально. Потому что B4C — материал, который не спекается так легко, как та же оксидная керамика. Нужны либо добавки, либо горячее прессование. Мы пробовали и то, и другое — и всё равно бывало, что образцы трескались при охлаждении. Мелочь? Нет, это именно те детали, которые определяют, будет ли изделие работать или рассыплется при нагрузке.
Горячее прессование — дорого, но часто необходимо. Особенно если речь идёт о деталях с высокими требованиями к однородности. Я помню, как мы пытались заменить его на СВС-спекание — вышло дешевле, но стабильность хромала. Пришлось вернуться к классике.
Кстати, о стабильности. На том же заводе в Яане сейчас есть линия глубокой переработки — на 2000 тонн. И они, судя по отзывам, смогли выйти на хороший уровень по воспроизводимости свойств. Но это ведь не сразу получилось — нужны были и правильные печи, и контроль атмосферы.
Атмосфера — отдельная тема. Если в печь попадает хоть немного кислорода — всё, материал окисляется, и прочность падает. Мы в своё время поставили датчики остаточного кислорода — и только тогда смогли добиться стабильных результатов.
Все знают про бронезащиту, но ведь есть и сопла для пескоструя, и уплотнители, и даже подшипники для агрессивных сред. Вот последние — это вообще отдельная история. Мы как-то делали опытную партию подшипников для химического насоса — и столкнулись с тем, что при контакте с некоторыми кислотами поверхность всё же немного корродировала.
Оказалось, дело в свободном боре, который оставался после спекания. Пришлось менять режим — увеличивать время выдержки при температуре. Мелочь? Да, но именно такие мелочи и отличают теорию от практики.
Кстати, у ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив в описании сказано, что их продукция признана клиентами — вот это как раз про такие моменты. Когда не просто делаешь по ТУ, а понимаешь, где могут быть скрытые проблемы, и заранее их устраняешь.
Карбид бора керамика после спекания — это почти алмаз по твёрдости. Обрабатывать можно только алмазным инструментом, да и то — медленно, с охлаждением. Мы как-то пробовали шлифовать без подачи СОЖ — резец сгорел за минуту.
И здесь важна не только твёрдость, но и хрупкость. При неправильном закреплении детали в патроне появляются микротрещины — они могут не быть видны сразу, но проявятся при нагрузке. Мы на своих первых бронеэлементах именно так и попали — при испытаниях трещины пошли от мест крепления.
Сейчас, конечно, технологии шагнули вперёд — есть и проволочная резка, и лазерная. Но всё равно — каждый новый тип изделия требует подбора режимов. Универсальных решений нет.
Плотность — это первое, что проверяют. Но есть же ещё модуль упругости, твёрдость по Виккерсу, а главное — дефектоскопия. Мы используем и ультразвук, и иногда рентген — особенно для ответственных деталей.
Бывало, что визуально всё идеально, а на УЗИ видна неоднородность — и тогда такой образец отправляем не в поставку, а на исследования. Почему возникла неоднородность? Может, шихта плохо перемешана, может, температура в печи плавала.
Вот у китайских производителей, судя по объёмам — 100 миллионов юаней в год при полной загрузке — должен быть жёсткий контроль на всех этапах. Иначе просто не выйти на стабильное качество. И марка ?Хуангэн? стала известной не просто так — за этим стоят и технологи, и нормальная метрология.
Сейчас много говорят о композитах на основе карбид бора керамика — с добавками карбида кремния, нитрида бора. Мы пробовали несколько составов — в некоторых случаях удаётся снизить хрупкость без сильной потери твёрдости.
Но опять же — каждый новый состав требует пересмотра всей технологии: от подготовки порошков до режимов спекания. И это долго, и не всегда предсказуемо.
В общем, материал перспективный, но сложный. И те, кто говорит, что с ним легко работать — либо гении, либо мало с ним работали. А те, кто годами делает стабильный продукт — как та же ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив — те знают, что за кажущейся простотой состава скрывается масса технологических подводных камней.
Но именно это и интересно — когда из чёрного порошка получается материал, который может остановить пулю или работать в агрессивной сфере годами. Это стоит тех усилий, что в него вкладываются.
