സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സെറാമിക്സ് എങ്ങനെ നിർമ്മിക്കുന്നു

സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് (SiC) സെറാമിക്സ്അവിശ്വസനീയമായ ശക്തി, താപ പ്രതിരോധം, ഈട് എന്നിവയ്ക്ക് പേരുകേട്ടവയാണ്. ഈ ഗുണങ്ങൾ അവയെ എയ്‌റോസ്‌പേസ് എഞ്ചിനുകൾ അല്ലെങ്കിൽ വ്യാവസായിക യന്ത്രങ്ങൾ പോലുള്ള കഠിനമായ അന്തരീക്ഷങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കാൻ അനുയോജ്യമാക്കുന്നു. എന്നാൽ ഈ നൂതന വസ്തുക്കൾ കൃത്യമായി എങ്ങനെയാണ് സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നത്? പ്രക്രിയയെ ഘട്ടം ഘട്ടമായി വിശകലനം ചെയ്യാം.

1. അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ തയ്യാറാക്കൽ

ഇതെല്ലാം ആരംഭിക്കുന്നത് ഉയർന്ന പരിശുദ്ധിയുള്ള സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് പൊടിയിൽ നിന്നാണ്. ഒരു സെറാമിക് "കേക്ക്" ബേക്ക് ചെയ്യുന്നതിനുള്ള "മാവ്" ആയി ഇതിനെ കരുതുക. അന്തിമ മെറ്റീരിയലിന്റെ ഗുണങ്ങൾ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന്, അലുമിനിയം ഓക്സൈഡ് അല്ലെങ്കിൽ ബോറോൺ സംയുക്തങ്ങൾ പോലുള്ള ചെറിയ അളവിൽ അഡിറ്റീവുകൾ കലർത്തുന്നു. പിന്നീടുള്ള ഘട്ടങ്ങളിൽ ഈ അഡിറ്റീവുകൾ പശ പോലെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു, ഇത് കണികകളെ കൂടുതൽ ഫലപ്രദമായി ബന്ധിപ്പിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു.

2. സെറാമിക് രൂപപ്പെടുത്തൽ

പിന്നീട് പൊടി വാർത്തെടുക്കാവുന്ന രൂപത്തിലേക്ക് മാറ്റുന്നു. രണ്ട് സാധാരണ രീതികൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു:

അമർത്തൽ: മഞ്ഞിനെ ഒരു സ്നോബോളാക്കി ഒതുക്കുന്നതുപോലെ, ഉയർന്ന മർദ്ദം ഉപയോഗിച്ച് പൊടി ഒരു പ്രത്യേക ആകൃതിയിലേക്ക് കംപ്രസ് ചെയ്യുന്നു.

ഇഞ്ചക്ഷൻ മോൾഡിംഗ്: പൊടി ഒരു താൽക്കാലിക ബൈൻഡറുമായി (മെഴുക് പോലെ) കലർത്തി കുഴമ്പ് പോലുള്ള മിശ്രിതം ഉണ്ടാക്കുന്നു, ഇത് സങ്കീർണ്ണമായ ആകൃതികൾക്കായി അച്ചുകളിലേക്ക് കുത്തിവയ്ക്കുന്നു.

ഈ ഘട്ടത്തിൽ, ഈ വസ്തു ഇപ്പോഴും ദുർബലമാണ് - ഉണങ്ങിയ മണൽ ശിൽപം പോലെ - ശക്തമാകാൻ "ചുട്ടുപഴുപ്പിക്കേണ്ടതുണ്ട്".

3. സിന്ററിംഗ് പ്രക്രിയ

ഇവിടെയാണ് മാജിക് സംഭവിക്കുന്നത്. ആകൃതിയിലുള്ള സെറാമിക് ഒരു പ്രത്യേക ചൂളയിൽ വളരെ ഉയർന്ന താപനിലയിൽ (പലപ്പോഴും 1,800°C ന് മുകളിൽ) ചൂടാക്കുന്നു. സിന്ററിംഗ് സമയത്ത്, രണ്ട് പ്രധാന കാര്യങ്ങൾ സംഭവിക്കുന്നു:

കണികാബന്ധനം: സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് തരികൾ അടുത്ത് വളരുകയും വിടവുകൾ ഇല്ലാതാക്കുകയും ഒരു ഉറച്ച ഘടന രൂപപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.

അഡിറ്റീവുകൾ പ്രവർത്തിക്കുന്നു: ചേർത്ത സംയുക്തങ്ങൾ ചെറുതായി ഉരുകുകയും, കാഠിന്യം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് കണികകൾക്കിടയിൽ ഒരു "പാലം" സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

അനാവശ്യ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ തടയുന്നതിന് ചൂളയ്ക്കുള്ളിലെ പരിസ്ഥിതി ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു - ചിലപ്പോൾ നിഷ്ക്രിയ വാതകങ്ങൾ കൊണ്ട് നിറയ്ക്കുന്നു.

4. ഫിനിഷിംഗ് ടച്ചുകൾ

സിന്ററിംഗിന് ശേഷം, സെറാമിക് അതിന്റെ പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് കൂടുതൽ ചികിത്സകൾക്ക് വിധേയമായേക്കാം:

മിനുസമാർന്ന പ്രതലങ്ങൾ ആവശ്യമുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് (ഉദാ: സീലുകൾ അല്ലെങ്കിൽ ബെയറിംഗുകൾ).

കോട്ടിംഗ്: വസ്ത്രധാരണ പ്രതിരോധം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ഒരു നേർത്ത സംരക്ഷണ പാളി (സിലിക്കൺ നൈട്രൈഡ് പോലെ) ചേർക്കാം.

മെഷീനിംഗ്: അന്തിമ അളവുകൾ നേടുന്നതിന് കൃത്യമായ കട്ടിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ ഡ്രില്ലിംഗ്.

ഈ പ്രക്രിയ എന്തുകൊണ്ട് പ്രധാനമാണ്

സിലിക്കൺ കാർബൈഡിന്റെ ശക്തിയുടെ രഹസ്യം സിന്ററിംഗ് സമയത്ത് അതിന്റെ ആറ്റങ്ങൾ എങ്ങനെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നു എന്നതിലാണ്. ഉയർന്ന താപനില പ്രക്രിയ ശക്തമായ സിലിക്കൺ-കാർബൺ ബോണ്ടുകളുടെ ഒരു ശൃംഖല സൃഷ്ടിക്കുന്നു, അവ ചൂട്, നാശനം, ശാരീരിക സമ്മർദ്ദം എന്നിവയെ പ്രതിരോധിക്കും. അഡിറ്റീവുകളും കൃത്യമായ താപനില നിയന്ത്രണവും അന്തിമ ഉൽപ്പന്നം കടുപ്പമുള്ളതാണെന്ന് മാത്രമല്ല, വിള്ളലുകളെ പ്രതിരോധിക്കാൻ തക്ക കരുത്തുറ്റതുമാണെന്ന് ഉറപ്പാക്കുന്നു.

വലിയ ചിത്രം

അത്യാധുനിക ടർബൈനുകൾ മുതൽ മലിനീകരണ നിയന്ത്രണ സംവിധാനങ്ങൾ വരെ, ആധുനിക സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സെറാമിക്സ് ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നു. നിർമ്മാണ പ്രക്രിയ സങ്കീർണ്ണമാണെങ്കിലും, ശാസ്ത്രത്തിന്റെയും എഞ്ചിനീയറിംഗിന്റെയും ഈ ശ്രദ്ധാപൂർവ്വമായ സന്തുലിതാവസ്ഥയാണ് ലളിതമായ പൊടിയെ ഏറ്റവും കഠിനമായ സാഹചര്യങ്ങളെ പോലും നേരിടാൻ കഴിവുള്ള ഒരു വസ്തുവാക്കി മാറ്റുന്നത്.

ഗവേഷണം പുരോഗമിക്കുമ്പോൾ, സെറാമിക്സിന്റെ 3D പ്രിന്റിംഗ് പോലുള്ള പുതിയ രീതികൾ ഉയർന്നുവരുന്നു, ഈ അസാധാരണമായ മെറ്റീരിയലിന് കൂടുതൽ നൂതനമായ ഉപയോഗങ്ങൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.