Endüstriyel malzeme dünyasında "sertlik" denildiğinde akla ilk gelen malzeme elmastır. Ancak elmasın maliyeti ve işleme zorlukları, mühendisleri alternatif süper malzemelere yönlendirmiştir. İşte tam bu noktada, elmastan ve kübik bor nitrürden sonra bilinen en sert üçüncü malzeme olan Bor Karbür (B4C) sahneye çıkar.
Gri-siyah metalik rengi ve olağanüstü fiziksel özellikleri sayesinde Bor Karbür, savunma sanayisinden nükleer enerjiye kadar en kritik sektörlerin vazgeçilmez hammaddesidir. Peki, bu tozu bu kadar özel kılan nedir ve nerelerde kullanılır?
Bor Karbür, bor ve karbon elementlerinin yüksek sıcaklıklarda (yaklaşık 2400 derece) elektrik ark ocaklarında tepkimeye girmesiyle elde edilen, seramik yapılı inorganik bir bileşiktir. Kimyasal formülü B4C olarak gösterilir.
Onu diğer seramik tozlarından ayıran en temel özellik, düşük yoğunluğa (hafifliğe) rağmen sahip olduğu inanılmaz sertliktir.
Olağanüstü Sertlik: Mohs sertlik skalasında 9.3 gibi çok yüksek bir değere sahiptir.
Düşük Yoğunluk: 2.52 g/cm3 yoğunluğu ile alüminyumdan bile daha hafiftir. Bu özellik, onu hafif zırhlar için mükemmel kılar.
Yüksek Erime Noktası: 2450 derece gibi ekstrem sıcaklıklara dayanabilir.
Kimyasal Kararlılık: Asitlere ve bazlara karşı yüksek direnç gösterir.
Nötron Yutma Kapasitesi: Nükleer uygulamalar için hayati olan nötronları absorbe etme yeteneğine sahiptir.
Bor Karbür tozu, genellikle sinterlenerek (ısı ve basınçla birleştirilerek) parça haline getirilir veya doğrudan toz formunda aşındırıcı olarak kullanılır.
B4C'nin en popüler kullanım alanı şüphesiz savunma sanayisidir. Çelik zırhlar çok ağırdır ve personelin hareket kabiliyetini kısıtlar. Bor Karbür ise çelikten çok daha sert olmasına rağmen çok daha hafiftir.
Kullanım: Kurşun geçirmez yelek plakaları, tank zırhları, helikopter taban zırhları ve zırhlı araç panelleri.
İşlevi: Mermi çarptığında, B4C'nin yüksek sertliği merminin ucunu parçalar ve enerjisini sönümler.
Kumlama işleminde kullanılan nozullar (püskürtme uçları), içinden geçen yüksek hızlı kum ve hava karışımı nedeniyle hızla aşınır. Geleneksel metaller bu aşınmaya dayanamaz.
Kullanım: Kumlama nozulları ve su jeti kesim uçları.
Avantajı: Tungsten karbür veya silisyum karbür nozullara göre çok daha uzun ömürlüdür, bu da endüstriyel tesislerde duruş sürelerini azaltır.
Bor elementinin doğal yapısı gereği nötronları yutma (absorbe etme) yeteneği vardır.
Kullanım: Nükleer reaktörlerdeki kontrol çubukları, kaza durumunda reaksiyonu durduran kapatma çubukları (shut-off rods) ve nükleer atıkların saklandığı koruyucu kaplamalar.
İşlevi: Zincirleme reaksiyonu kontrol altında tutarak güvenliği sağlar. Radyasyon kalkanı görevi görür.
Toz formundaki Bor Karbür, çok sert metallerin veya seramiklerin yüzey işlemlerinde kullanılır.
Kullanım: Elmas tozuna ekonomik bir alternatif olarak; sert metal kalıpların parlatılması, taşlanması ve leplenmesi (lapping) işlemlerinde aşındırıcı toz olarak kullanılır.
Otomotiv endüstrisinde, özellikle yüksek performanslı araçlarda fren balatalarına katılarak sürtünme katsayısını ve aşınma direncini artırır.
Sıkça sorulan bir sorudur: "Tungsten Karbür de çok sert, neden Bor Karbür kullanalım?" Cevap ağırlıktır. Tungsten karbür çok yoğundur ve ağırdır. Bor karbür ise tüy kadar hafiftir ancak kaya kadar serttir. Eğer bir askerin üzerinde taşıyacağı yeleği veya uçan bir helikopteri zırhlıyorsanız, her gram hayati önem taşır. Bu yüzden havacılık ve kişisel korumada B4C rakipsizdir.
Bor Karbür (B4C), modern mühendisliğin sınırlarını zorlayan bir malzemedir. "Hafif ama güçlü" kavramının sözlük karşılığı olan bu malzeme, Türkiye'nin de stratejik hedefleri arasında yer alan katma değeri yüksek bir üründür. Savunmadan enerjiye kadar uzanan geniş kullanım ağı, Bor Karbür tozuna olan talebi her geçen gün artırmaktadır.
