সিলিকন কার্বাইড সিরামিকের "ক্লোন কৌশল": পাঁচটি মূলধারার ধরণের বিশ্লেষণ

সিলিকন কার্বাইড (SiC) সিরামিকউচ্চ-তাপমাত্রার কাঠামোগত সিরামিকের ক্ষেত্রে মূল উপাদান হয়ে উঠেছে কারণ তাদের কম তাপীয় প্রসারণ সহগ, উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, উচ্চ কঠোরতা এবং চমৎকার তাপীয় ও রাসায়নিক স্থিতিশীলতা রয়েছে। এগুলি মহাকাশ, পারমাণবিক শক্তি, সামরিক এবং সেমিকন্ডাক্টরের মতো গুরুত্বপূর্ণ ক্ষেত্রগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
তবে, অত্যন্ত শক্তিশালী সমযোজী বন্ধন এবং SiC এর কম প্রসারণ সহগ এর ঘনত্বকে কঠিন করে তোলে। এই লক্ষ্যে, শিল্পটি বিভিন্ন সিন্টারিং প্রযুক্তি তৈরি করেছে এবং বিভিন্ন প্রযুক্তি দ্বারা প্রস্তুত SiC সিরামিকগুলির মাইক্রোস্ট্রাকচার, বৈশিষ্ট্য এবং প্রয়োগের ক্ষেত্রে উল্লেখযোগ্য পার্থক্য রয়েছে। এখানে পাঁচটি মূলধারার সিলিকন কার্বাইড সিরামিকের মূল বৈশিষ্ট্যগুলির বিশ্লেষণ দেওয়া হল।
১. চাপবিহীন সিন্টারযুক্ত SiC সিরামিক (S-SiC)
মূল সুবিধা: একাধিক ছাঁচনির্মাণ প্রক্রিয়ার জন্য উপযুক্ত, কম খরচে, আকৃতি এবং আকার দ্বারা সীমাবদ্ধ নয়, এটি ব্যাপক উৎপাদন অর্জনের সবচেয়ে সহজ সিন্টারিং পদ্ধতি। β – SiC-তে বোরন এবং কার্বন যোগ করে অক্সিজেনের পরিমাণ কমিয়ে প্রায় 2000 ℃ তাপমাত্রায় একটি নিষ্ক্রিয় বায়ুমণ্ডলে সিন্টারিং করে, 98% তাত্ত্বিক ঘনত্ব সহ একটি সিন্টারড বডি পাওয়া যেতে পারে। দুটি প্রক্রিয়া রয়েছে: কঠিন পর্যায় এবং তরল পর্যায়। প্রথমটির ঘনত্ব এবং বিশুদ্ধতা বেশি, সেইসাথে উচ্চ তাপ পরিবাহিতা এবং উচ্চ-তাপমাত্রার শক্তিও বেশি।
সাধারণ প্রয়োগ: পরিধান-প্রতিরোধী এবং ক্ষয়-প্রতিরোধী সিলিং রিং এবং স্লাইডিং বিয়ারিংয়ের ব্যাপক উৎপাদন; এর উচ্চ কঠোরতা, কম নির্দিষ্ট মাধ্যাকর্ষণ এবং ভাল ব্যালিস্টিক কর্মক্ষমতার কারণে, এটি যানবাহন এবং জাহাজের জন্য বুলেটপ্রুফ বর্ম হিসাবে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, সেইসাথে বেসামরিক নিরাপদ এবং নগদ পরিবহন যানবাহন রক্ষা করার জন্য। এর মাল্টি-হিট রেজিস্ট্যান্স সাধারণ SiC সিরামিকের চেয়ে উন্নত, এবং নলাকার হালকা ওজনের প্রতিরক্ষামূলক বর্মের ফ্র্যাকচার পয়েন্ট 65 টনেরও বেশি হতে পারে।
2. বিক্রিয়া সিন্টারড SiC সিরামিক (RB SiC)
মূল সুবিধা: চমৎকার যান্ত্রিক কর্মক্ষমতা, উচ্চ শক্তি, জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং জারণ প্রতিরোধ ক্ষমতা; কম সিন্টারিং তাপমাত্রা এবং খরচ, যা নেট আকারের কাছাকাছি তৈরি করতে সক্ষম। এই প্রক্রিয়ায় একটি কার্বন উৎসকে SiC পাউডারের সাথে মিশিয়ে একটি বিলেট তৈরি করা হয়। উচ্চ তাপমাত্রায়, গলিত সিলিকন বিলেটে অনুপ্রবেশ করে এবং কার্বনের সাথে বিক্রিয়া করে β – SiC তৈরি করে, যা মূল α – SiC এর সাথে মিলিত হয় এবং ছিদ্রগুলি পূরণ করে। সিন্টারিংয়ের সময় আকারের পরিবর্তন ছোট, যা জটিল আকৃতির পণ্যগুলির শিল্প উৎপাদনের জন্য এটি উপযুক্ত করে তোলে।
সাধারণ অ্যাপ্লিকেশন: উচ্চ তাপমাত্রার ভাটির সরঞ্জাম, রেডিয়েন্ট টিউব, তাপ এক্সচেঞ্জার, ডিসালফারাইজেশন নোজেল; এর কম তাপীয় প্রসারণ সহগ, উচ্চ স্থিতিস্থাপক মডুলাস এবং কাছাকাছি নেট গঠনের বৈশিষ্ট্যের কারণে, এটি স্থান প্রতিফলকের জন্য একটি আদর্শ উপাদান হয়ে উঠেছে; এটি ইলেকট্রনিক টিউব এবং সেমিকন্ডাক্টর চিপ তৈরির সরঞ্জামের জন্য একটি সহায়ক ফিক্সচার হিসাবে কোয়ার্টজ গ্লাসকেও প্রতিস্থাপন করতে পারে।

৩. গরম চাপা সিন্টারযুক্ত SiC সিরামিক (HP SiC)
মূল সুবিধা: উচ্চ তাপমাত্রা এবং উচ্চ চাপের অধীনে সিঙ্ক্রোনাস সিন্টারিং, পাউডারটি একটি থার্মোপ্লাস্টিক অবস্থায় থাকে, যা ভর স্থানান্তর প্রক্রিয়ার জন্য সহায়ক। এটি কম তাপমাত্রায় এবং কম সময়ে সূক্ষ্ম দানা, উচ্চ ঘনত্ব এবং ভাল যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য সহ পণ্য তৈরি করতে পারে এবং সম্পূর্ণ ঘনত্ব এবং প্রায় বিশুদ্ধ সিন্টারিং অবস্থা অর্জন করতে পারে।
সাধারণ প্রয়োগ: ভিয়েতনাম যুদ্ধের সময় মার্কিন হেলিকপ্টার ক্রু সদস্যদের জন্য বুলেটপ্রুফ ভেস্ট হিসেবে মূলত ব্যবহৃত হত, বর্ম বাজারটি গরম চাপযুক্ত বোরন কার্বাইড দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়েছিল; বর্তমানে, এটি বেশিরভাগই উচ্চ মূল্য সংযোজন পরিস্থিতিতে ব্যবহৃত হয়, যেমন রচনা নিয়ন্ত্রণ, বিশুদ্ধতা এবং ঘনত্বের জন্য অত্যন্ত উচ্চ প্রয়োজনীয়তা সহ ক্ষেত্রগুলি, সেইসাথে পরিধান-প্রতিরোধী এবং পারমাণবিক শিল্প ক্ষেত্রগুলি।
৪. পুনঃক্রিস্টালাইজড SiC সিরামিক (R-SiC)
মূল সুবিধা: সিন্টারিং এইড যোগ করার প্রয়োজন নেই, এটি অতি-উচ্চ বিশুদ্ধতা এবং বৃহৎ SiC ডিভাইস তৈরির জন্য একটি সাধারণ পদ্ধতি। এই প্রক্রিয়ায় মোটা এবং সূক্ষ্ম SiC পাউডারগুলিকে অনুপাতে মিশিয়ে তৈরি করা হয়, 2200~2450 ℃ তাপমাত্রায় একটি জড় বায়ুমণ্ডলে সিন্টার করা হয়। সূক্ষ্ম কণাগুলি মোটা কণাগুলির সংস্পর্শে বাষ্পীভূত হয় এবং ঘনীভূত হয়ে সিরামিক তৈরি করে, যার কঠোরতা হীরার পরেই দ্বিতীয়। SiC উচ্চ-তাপমাত্রা শক্তি, জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা, জারণ প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং তাপীয় শক প্রতিরোধ ক্ষমতা ধরে রাখে।
সাধারণ অ্যাপ্লিকেশন: উচ্চ তাপমাত্রার চুল্লির আসবাবপত্র, তাপ বিনিময়কারী, দহন অগ্রভাগ; মহাকাশ এবং সামরিক ক্ষেত্রে, এটি ইঞ্জিন, টেল ফিন এবং ফিউজলেজের মতো মহাকাশযানের কাঠামোগত উপাদান তৈরিতে ব্যবহৃত হয়, যা সরঞ্জামের কর্মক্ষমতা এবং পরিষেবা জীবন উন্নত করতে পারে।
৫. সিলিকন অনুপ্রবেশিত SiC সিরামিক (SiSiC)
মূল সুবিধা: শিল্প উৎপাদনের জন্য সবচেয়ে উপযুক্ত, স্বল্প সিন্টারিং সময়, কম তাপমাত্রা, সম্পূর্ণ ঘন এবং বিকৃত নয়, SiC ম্যাট্রিক্স এবং অনুপ্রবেশিত Si ফেজ দ্বারা গঠিত, দুটি প্রক্রিয়ায় বিভক্ত: তরল অনুপ্রবেশ এবং গ্যাস অনুপ্রবেশ। পরেরটির দাম বেশি কিন্তু মুক্ত সিলিকনের ঘনত্ব এবং অভিন্নতা ভালো।
সাধারণ অ্যাপ্লিকেশন: কম ছিদ্র, ভাল বায়ুরোধীতা এবং কম প্রতিরোধ ক্ষমতা স্থির বিদ্যুৎ নির্মূলের জন্য সহায়ক, বৃহৎ, জটিল বা ফাঁপা অংশ উৎপাদনের জন্য উপযুক্ত, সেমিকন্ডাক্টর প্রক্রিয়াকরণ সরঞ্জামে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়; এর উচ্চ স্থিতিস্থাপক মডুলাস, হালকা ওজন, উচ্চ শক্তি এবং চমৎকার বায়ুরোধীতার কারণে, এটি মহাকাশ ক্ষেত্রে পছন্দের উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন উপাদান, যা মহাকাশ পরিবেশে লোড সহ্য করতে পারে এবং সরঞ্জামের নির্ভুলতা এবং সুরক্ষা নিশ্চিত করতে পারে।