Когда слышишь про крупногабаритные блоки карбида бора, первое, что приходит в голову — бронеплиты. Но на деле спектр применения шире: от уплотнителей для реакторов до износостойких сопел. Многие ошибочно думают, что главное — просто увеличить размер прессовки, а на деле трещины при спекании становятся кошмаром.
В 2018 мы пробовали делать блоки 600×400 мм для одного НИИ. Проблема была не в давлении, а в расслоении порошка по углам — пришлось переделывать матрицу три раза. Инженеры из ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив как-то делились, что у них на сайте cn-boroncarbide.ru есть данные по градиенту уплотнения, но в живом производстве всё равно приходится подбирать режим вручную.
Здесь важно не столько оборудование, сколько 'чувство материала'. Например, если влажность порошка выше 0.3%, даже вакуумная печь не спасает от пор. Мы как-то потеряли партию из-за конденсата в транспортировочном мешке — такой нюанс в учебниках не пишут.
Сейчас многие пытаются использовать добавки для пластификации, но с карбидом бора это палка о двух концах: да, легче прессовать, но потом при спекании добавки выгорают и оставляют каверны. Приходится балансировать между технологичностью и чистотой.
Безызостатическое спекание — это вообще отдельная история. Для блоков толще 50 мм без ГГС почти невозможно добиться равномерности. Помню, в 2020 для китайского заказа делали плиты 800×500 — пришлось ставить дополнительные ТЭНы по торцам, и всё равно крайние зоны проседали по твёрдости на 10-15%.
Кстати, у Шимань Босэн как раз линия на 2000 тонн глубокой переработки настроена на такие задачи — но даже они в открытых кейсах упоминают, что для блоков крупнее 1 м2 идут на двухэтапный отжиг.
Самое неприятное — когда микротрещины проявляются только после механической обработки. Один раз мы уже почти сдали партию, а при фрезеровке угла пошла сетка. Пришлось разбирать печь и проверять программу охлаждения — оказалось, термопару сдвинули при загрузке.
Когда говорят про марку Хуангэн от Шимань Босэн, многие ждут чуда. Но на практике их карбид бора хорош стабильностью — от партии к партии разброс по boron-10 не больше 0.3%. Для нейтронопоглощающих экранов это критично, а для абразивов можно брать и попроще.
Мы как-то сравнивали их сырьё с корейским — разница в цене 40%, но для дробеструйных сопел корейское даже лучше: меньше склонность к межкристаллитному разрушению при циклических нагрузках. Хотя для стационарных защитных панелей Хуангэн действительно работает дольше.
Их завод в Яане проектировали с расчётом на крупные форматы — видно по высоте потолков в цехе спекания. Но даже они в спецификациях честно пишут лимит 1200 мм по длинной стороне для монолитов. Всё, что больше — уже сборные конструкции.
В 2021 делали комплект поглощающих элементов для исследовательского реактора — блоки 300×300×80 мм. Заказчик требовал плотность не менее 2.45 г/см3, но без пористости более 3%. Пришлось комбинировать фракции порошка: брали основную фракцию 40-60 мкм от Шимань Босэн и добавляли 15% мелкой фракции <20 мкм своей закупки.
Для испытаний на бронепробиваемость чаще используют блоки поменьше — 100×100 мм. Но тут нюанс: при масштабировании до 500×500 мм поведение при ударе меняется нелинейно. Как-то испытывали образец — при стрельбе из СВД треснул не по центру, а по границе зоны уплотнения.
Сейчас пробуем делать сборные конструкции типа 'сэндвич' — между двумя стальными листами запрессовываем карбид-борные плиты. Для крановых балок на металлургических заводах показало себя неплохо, но стоимость всё ещё кусается.
Смотрю на новых игроков — все пытаются снизить стоимость через автоматизацию. Но с карбидом бора это не всегда работает: слишком много ручных операций от контроля загрузки пресса до визуального контроля после спекания. Даже у китайцев с их объёмами на 3000 тонн в год сохраняют участок ручной калибровки.
Интересно, что Шимань Босэн в последнее время развивают линию именно глубокой переработки — видимо, поняли, что продавать готовые решения выгоднее, чем сырьё. Их сайт cn-boroncarbide.ru сейчас больше про кастомизированные продукты, хотя изначально позиционировались как производитель порошков.
Если говорить о трендах — растёт спрос на блоки с каналами охлаждения. Сделать в карбиде бора сквозное отверстие — уже искусство, а тут ещё и сложная геометрия. Пока решаем электроэрозией, но это дорого. Может, в следующем году опробуем лазерную абляцию.
