Boron carbide—A comprehensive review

Boron carbide, which has a high melting point, outstanding hardness, good mechanical properties, low specific weight, great resistance to chemical agents and high neutron absorption cross-section (10BxC, x>4) is currently used in high-technology industries—fast-breeders, lightweight armors and high-temperature thermoelectric conversion. The contents of this review are: (1) introduction; (2) preparations—industrial preparative routes, powders, sintering (additives, pressureless, hot pressing, HIP); laboratory methods of synthesis (CVD, PVD, plasma, crystal growth); (3) analytical characterization; (4) phase diagram—a peritectic, nearly pure boron, and a wide phase homogeneity range (B4C-B10·5C); (5) rhombohedral crystal structure—a comprehensive model of the whole solid solution is proposed; (6) chemical properties; (7) physical properties—density, mechanical (strength, hardness, toughness) and thermo-electrical properties; (8) main industrial applications; (9) conclusion. Borcarbid wird zur Zeit auf Grund seines hohen Schmelzpunkts, seiner außergewöhnlichen Härte, seiner guten mechanischen Eigenschaften, seines geringen spezifischen Gewichts, seiner hohen Korrosionsbeständigkeit und seines Neutroneneinfangquerschnitts (10BxC, x>4) für spezielle Anwendungen in der Industrie—den schnellen Brüter, für Panzerungen mit geringem Gewicht und für Hochtemperaturthermoelemente—eingesetzt. Diese Zusammenfassung gliedert sich wie folgt: (1) Einleitung; (2) Herstellung—industrielle Herstellungsmethoden, Pulver, Sintern (Additive, drucklos, Heißpressen, HIP); labormäßige Herstellungsverfahren (CVD, PVD, Plasma, Kristallzüchtung); (3) Analytische Untersuchungen; (4) das Phasendiagramm—ein Peritektikum in der Nähe reinen Bors und ein weiter Homogenitätsbereich B4C-B10.C; (5) die rhomboedrische Kristallstruktur—ein umfassendes Modell der gesamten Mischkristallbildung wird vorgeschlagen; (6) die chemischen Eigenschaften; (7) die physikalischen Eigenschaften—Dichte, mechanische (Festigkeit, Härte, Zähigkeit) und thermoelektrische Eigenschaften; (8) die industriellen Hauptanwendungsgebiete; (9) Zusammenfassung. Le carbure de bore, qui présente un haut point de fusion, une dureté remarquable, de bonnes propriétés mécaniques, une faible masse volumique, une grande résistance aux milieux chimiques agressifs et une section efficace d'absorption neutronique élevée (10BxC, x>4) est couramment employé dans les domaines technologiques de pointe suivants—surgénérateurs, blindages légers et convertisseurs thermo-électriques à haute température. Cet article traite des thèmes suivants: (1) introduction; (2) préparation—voies de préparation industrielles, poudres, frittage (additifs, frittage naturel, pressage à chaud, HIP); méthodes de synthèse en laboratoire (CVD, PVD, plasma, croissance cristal-line); (3) caractérisation analytique; (4) diagramme de phases—péritectique au voisinage du bore pur et domaine étendu d'homogénéité de la phase (B4C-B10·5C); (5) structure cristalline rhombohédrique—un modéle général pour la totalité de la solution solide est proposé; (6) propriétés chimiques; (7) propriétés physiques—densité, propriétés mécaniques (résistance mécanique, dureté, ténacité) et propriétés thermoélectriques; (8) principales applications industrielles; (9) conclusion.