சிலிக்கான் கார்பைடு மட்பாண்டங்கள் எவ்வாறு தயாரிக்கப்படுகின்றன

சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) மட்பாண்டங்கள்அவற்றின் நம்பமுடியாத வலிமை, வெப்ப எதிர்ப்பு மற்றும் நீடித்து உழைக்கும் தன்மைக்கு பெயர் பெற்றவை. இந்த பண்புகள் விண்வெளி இயந்திரங்கள் அல்லது தொழில்துறை இயந்திரங்கள் போன்ற கடினமான சூழல்களில் பயன்படுத்த ஏற்றதாக அமைகின்றன. ஆனால் இந்த மேம்பட்ட பொருட்கள் எவ்வாறு சரியாக உருவாக்கப்படுகின்றன? செயல்முறையை படிப்படியாகப் பார்ப்போம்.

1. மூலப்பொருள் தயாரிப்பு

இது அனைத்தும் உயர் தூய்மை சிலிக்கான் கார்பைடு பொடியுடன் தொடங்குகிறது. இதை ஒரு பீங்கான் "கேக்கை" சுடுவதற்கான "மாவு" என்று நினைத்துப் பாருங்கள். இறுதிப் பொருளின் பண்புகளை மேம்படுத்த, அலுமினிய ஆக்சைடு அல்லது போரான் சேர்மங்கள் போன்ற சிறிய அளவிலான சேர்க்கைகள் கலக்கப்படுகின்றன. இந்தச் சேர்க்கைகள் பிந்தைய கட்டங்களில் பசை போலச் செயல்பட்டு, துகள்கள் பிணைப்பை மிகவும் திறம்பட உதவுகின்றன.

2. பீங்கான் வடிவமைத்தல்

பின்னர் இந்தப் பொடி வார்க்கக்கூடிய வடிவமாக மாற்றப்படுகிறது. இரண்டு பொதுவான முறைகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன:

அழுத்துதல்: பனியை ஒரு பனிப்பந்தாக சுருக்குவது போன்ற உயர் அழுத்தத்தைப் பயன்படுத்தி தூள் ஒரு குறிப்பிட்ட வடிவத்தில் சுருக்கப்படுகிறது.

ஊசி வார்ப்பு: இந்தப் பொடியானது ஒரு தற்காலிக பைண்டருடன் (மெழுகு போன்றது) கலந்து மாவைப் போன்ற கலவையை உருவாக்குகிறது, இது சிக்கலான வடிவங்களுக்கான அச்சுகளில் செலுத்தப்படுகிறது.

இந்த கட்டத்தில், பொருள் இன்னும் உடையக்கூடியது - உலர்ந்த மணல் சிற்பம் போல - மேலும் வலுவாக மாற "சுடப்பட வேண்டும்".

3. சின்டரிங் செயல்முறை

இங்குதான் மந்திரம் நிகழ்கிறது. வடிவிலான பீங்கான் ஒரு சிறப்பு உலையில் மிக அதிக வெப்பநிலையில் (பெரும்பாலும் 1,800°C க்கு மேல்) சூடாக்கப்படுகிறது. சின்டரிங்கின் போது, ​​இரண்டு முக்கிய விஷயங்கள் நிகழ்கின்றன:

துகள் பிணைப்பு: சிலிக்கான் கார்பைடு தானியங்கள் நெருக்கமாக வளர்ந்து, இடைவெளிகளை நீக்கி, ஒரு திடமான அமைப்பை உருவாக்குகின்றன.

சேர்க்கைகள் வேலை செய்கின்றன: சேர்க்கப்பட்ட சேர்மங்கள் சிறிது உருகி, கடினத்தன்மையை அதிகரிக்க துகள்களுக்கு இடையே ஒரு "பாலத்தை" உருவாக்குகின்றன.

தேவையற்ற எதிர்வினைகளைத் தடுக்க, உலைக்குள் இருக்கும் சூழல் கவனமாகக் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது - சில நேரங்களில் மந்த வாயுக்களால் நிரப்பப்படுகிறது.

4. முடித்தல் தொடுதல்கள்

சின்டரிங் செய்த பிறகு, பீங்கான் அதன் செயல்திறனைச் செம்மைப்படுத்த கூடுதல் சிகிச்சைகளுக்கு உட்படுத்தப்படலாம்:

மெருகூட்டல்: மென்மையான மேற்பரப்புகள் தேவைப்படும் பயன்பாடுகளுக்கு (எ.கா., முத்திரைகள் அல்லது தாங்கு உருளைகள்).

பூச்சு: தேய்மான எதிர்ப்பை அதிகரிக்க ஒரு மெல்லிய பாதுகாப்பு அடுக்கு (சிலிக்கான் நைட்ரைடு போன்றவை) சேர்க்கப்படலாம்.

எந்திரம்: இறுதி பரிமாணங்களை அடைய துல்லியமான வெட்டுதல் அல்லது துளையிடுதல்.

இந்த செயல்முறை ஏன் முக்கியமானது?

சிலிக்கான் கார்பைடின் வலிமைக்கான ரகசியம், சின்டரிங்கின் போது அதன் அணுக்கள் எவ்வாறு பிணைக்கப்படுகின்றன என்பதில் உள்ளது. உயர் வெப்பநிலை செயல்முறை வலுவான சிலிக்கான்-கார்பன் பிணைப்புகளின் வலையமைப்பை உருவாக்குகிறது, அவை வெப்பம், அரிப்பு மற்றும் உடல் அழுத்தத்தை எதிர்க்கின்றன. சேர்க்கைகள் மற்றும் துல்லியமான வெப்பநிலை கட்டுப்பாடு ஆகியவை இறுதி தயாரிப்பு கடினமாக இருப்பதை உறுதி செய்கின்றன, ஆனால் விரிசல்களை எதிர்க்கும் அளவுக்கு கடினமாகவும் உள்ளன.

மிகப்பெரிய படம்

அதிநவீன விசையாழிகள் முதல் மாசு கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள் வரை, சிலிக்கான் கார்பைடு மட்பாண்டங்கள் நவீன தொழில்நுட்பத்தில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. உற்பத்தி செயல்முறை சிக்கலானது என்றாலும், அறிவியல் மற்றும் பொறியியலின் இந்த கவனமான சமநிலையே எளிய தூளை கடுமையான நிலைமைகளைத் தாங்கும் திறன் கொண்ட பொருளாக மாற்றுகிறது.

ஆராய்ச்சி முன்னேறும்போது, ​​மட்பாண்டங்களின் 3D அச்சிடுதல் போன்ற புதிய முறைகள் உருவாகி வருகின்றன, இந்த அசாதாரண பொருளுக்கு இன்னும் புதுமையான பயன்பாடுகளை உறுதியளிக்கின்றன.