Когда слышишь про карбид бора для корпусов печей, сразу всплывают истории про 'вечные' решения — но на практике всё упирается в хрупкость при термоударе. Многие гонятся за теоретической стойкостью к окислению до 1500°C, забывая, что в реальных циклах нагрева-охлаждения даже микротрещины в зоне креплений сводят преимущества на нет.
В 2018-м мы тестировали образцы от ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив — их линия на 2000 тонн глубокой переработки давала довольно однородный порошок. Заметил, что при прессовке с 2% никелевой связкой плотность удавалось довести до 2,45 г/см3, что для защитных панелей в зоне отжига было неплохо. Но вот сварные швы... их пришлось сразу исключить — только механический крепёж.
Коллега с Урала как-то рассказывал, что пытался делать цельнолитые секции для вакуумной печи — вышло дороже графита на 300%, а при первом же цикле выше 1300°C пошли радиальные трещины возле загрузочного окна. Решили, что проще ставить карбид бора только как футеровку в зоне максимального износа.
Кстати, их марка 'Хуангэн' — да, стабильная по чистоте, но если брать крупные партии, надо лично на производстве в Яане смотреть на контроль крупности частиц. Однажды получили партию с фракцией 40-80 мкм вместо заявленных 20-50 — при спекании пошла усадка с градиентом.
Самое сложное — стыковка плит. Даже при шлифовке с допуском 0,1 мм после 30 циклов нагрева появляются зазоры до 0,5 мм. Для вакуумных печей это катастрофа. Пробовали компенсировать терморасширяющимися прокладками из молибдена — работало, но стоимость узла выходила за все разумные пределы.
На сайте cn-boroncarbide.ru в техописаниях честно указано 'не для герметичных конструкций' — это важный момент, который многие игнорируют. Мы в 2020-м делали корпус для экспериментальной установки плазменного напыления — так там пришлось дополнительно фрезеровать каналы под вакуумные уплотнители, что увеличило стоимость обработки на 40%.
Крепёжные отверстия — отдельная история. Резьбовые вставки из карбида вольфрама работают, но только если сажать их на термокомпенсирующий состав. Два образца разошлись по резьбе после 15 тепловых циклов — видимо, из-за разницы КТР.
Лучшие результаты были в трубчатых печах для отжига спечённого карбида бора — там где корпус сам является нагревательной камерой. При рабочих °C и медленном охлаждении (не более 5°C/мин) ресурс достигал 3 лет. Но опять же — только при условии, что нет контакта с расплавами алюминия или медных сплавов.
На их производственной линии в Чжума видел, как делают спечённые заготовки размером до 600×400 мм — для таких габаритов критично равномерное охлаждение после ГВП. Если технологию нарушить, возникают внутренние напряжения, которые проявятся только при эксплуатации.
Интересно, что для инертной атмосферы срок службы в 4-5 раз выше, чем для воздушной среды. Хотя в технической документации это редко подчеркивают — вероятно, потому что большинство заказчиков рассматривают карбид бора именно как альтернативу оксидной керамике в окислительных средах.
Считал как-то для завода в Тольятти — при замене корундовых панелей на карбид бора в зоне высокотемпературного отжига окупаемость наступала только при 5+ годах эксплуатации. И то если не учитывать риски механического повреждения при обслуживании — ремонт-то практически невозможен.
Компания ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив в своих материалах правильно акцентирует на применении для особых условий — там, где важна стойкость к борсодержащим парам. В обычных печах часто выгоднее оказывается композитный материал на основе нитрида кремния.
Кстати, их проект мощностью 3000 тонн в 2015-м как раз позволил снизить цену на мелкие партии — сейчас брать опытные образцы для тестов стало проще. Но для серийного производства корпусов всё равно нужны индивидуальные расчёты тепловых напряжений — универсальных решений нет.
Обязательно запросите данные по термоциклической стойкости именно для вашего режима — стандартные испытания при 1350°C могут не отражать реальность, если у вас частые циклы с 800°C. Мы как-то получили партию, которая прошла все заводские tests, но рассыпалась при работе в режиме 'нагрев-выдержка-быстрое охлаждение'.
Советую лично посмотреть производство в Яане — их линия глубокой переработки как раз даёт тот самый стабильный размер частиц, который нужен для крупногабаритных изделий. Особенно важно контролировать содержание свободного бора — даже 0,5% снижает температуру начала окисления на 150-200 градусов.
И последнее — не пытайтесь экономить на механической обработке. Фрезеровка карбида бора требует специального инструмента с алмазным напылением, иначе кромки получатся с микросколами, которые станут очагами разрушения.
