ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಸೆರಾಮಿಕ್ಸ್‌ನ "ಕ್ಲೋನ್ ತಂತ್ರ": ಐದು ಮುಖ್ಯವಾಹಿನಿಯ ಪ್ರಕಾರಗಳ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ (SiC) ಸೆರಾಮಿಕ್‌ಗಳುಕಡಿಮೆ ಉಷ್ಣ ವಿಸ್ತರಣಾ ಗುಣಾಂಕ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಗಡಸುತನ ಮತ್ತು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಉಷ್ಣ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಸ್ಥಿರತೆಯಿಂದಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ರಚನಾತ್ಮಕ ಪಿಂಗಾಣಿಗಳ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ. ಏರೋಸ್ಪೇಸ್, ​​ಪರಮಾಣು ಶಕ್ತಿ, ಮಿಲಿಟರಿ ಮತ್ತು ಅರೆವಾಹಕಗಳಂತಹ ಪ್ರಮುಖ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಅವುಗಳನ್ನು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅತ್ಯಂತ ಬಲವಾದ ಕೋವೆಲನ್ಸಿಯ ಬಂಧಗಳು ಮತ್ತು SiC ಯ ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಸರಣ ಗುಣಾಂಕವು ಅದರ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಕಷ್ಟಕರವಾಗಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಉದ್ದೇಶಕ್ಕಾಗಿ, ಉದ್ಯಮವು ವಿವಿಧ ಸಿಂಟರ್ರಿಂಗ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದೆ ಮತ್ತು ವಿಭಿನ್ನ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಿಂದ ತಯಾರಿಸಲ್ಪಟ್ಟ SiC ಸೆರಾಮಿಕ್ಸ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರಚನೆ, ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು ಅನ್ವಯಿಕ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಐದು ಮುಖ್ಯವಾಹಿನಿಯ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಸೆರಾಮಿಕ್ಸ್‌ಗಳ ಪ್ರಮುಖ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ ಇಲ್ಲಿದೆ.
1. ಒತ್ತಡವಿಲ್ಲದ ಸಿಂಟರ್ಡ್ SiC ಸೆರಾಮಿಕ್ಸ್ (S-SiC)
ಪ್ರಮುಖ ಅನುಕೂಲಗಳು: ಬಹು ಮೋಲ್ಡಿಂಗ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ, ಕಡಿಮೆ ವೆಚ್ಚ, ಆಕಾರ ಮತ್ತು ಗಾತ್ರದಿಂದ ಸೀಮಿತವಾಗಿಲ್ಲ, ಇದು ಸಾಮೂಹಿಕ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಸುಲಭವಾದ ಸಿಂಟರ್ ಮಾಡುವ ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ. ಬೋರಾನ್ ಮತ್ತು ಇಂಗಾಲವನ್ನು β – SiC ಗೆ ​​ಸೇರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು ಸುಮಾರು 2000 ℃ ನಲ್ಲಿ ಜಡ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ಸಿಂಟರ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ, 98% ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಸಾಂದ್ರತೆಯೊಂದಿಗೆ ಸಿಂಟರ್ ಮಾಡಿದ ದೇಹವನ್ನು ಪಡೆಯಬಹುದು. ಎರಡು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿವೆ: ಘನ ಹಂತ ಮತ್ತು ದ್ರವ ಹಂತ. ಮೊದಲನೆಯದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಶುದ್ಧತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಜೊತೆಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.
ವಿಶಿಷ್ಟ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳು: ಉಡುಗೆ-ನಿರೋಧಕ ಮತ್ತು ತುಕ್ಕು-ನಿರೋಧಕ ಸೀಲಿಂಗ್ ಉಂಗುರಗಳು ಮತ್ತು ಸ್ಲೈಡಿಂಗ್ ಬೇರಿಂಗ್‌ಗಳ ಬೃಹತ್ ಉತ್ಪಾದನೆ; ಇದರ ಹೆಚ್ಚಿನ ಗಡಸುತನ, ಕಡಿಮೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆ ಮತ್ತು ಉತ್ತಮ ಬ್ಯಾಲಿಸ್ಟಿಕ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯಿಂದಾಗಿ, ಇದನ್ನು ವಾಹನಗಳು ಮತ್ತು ಹಡಗುಗಳಿಗೆ ಗುಂಡು ನಿರೋಧಕ ರಕ್ಷಾಕವಚವಾಗಿ ಹಾಗೂ ನಾಗರಿಕ ಸೇಫ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ನಗದು ಸಾಗಣೆ ವಾಹನಗಳನ್ನು ರಕ್ಷಿಸಲು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದರ ಬಹು ಹಿಟ್ ಪ್ರತಿರೋಧವು ಸಾಮಾನ್ಯ SiC ಸೆರಾಮಿಕ್ಸ್‌ಗಿಂತ ಉತ್ತಮವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಸಿಲಿಂಡರಾಕಾರದ ಹಗುರವಾದ ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ರಕ್ಷಾಕವಚದ ಮುರಿತದ ಬಿಂದುವು 65 ಟನ್‌ಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ತಲುಪಬಹುದು.
2. ರಿಯಾಕ್ಷನ್ ಸಿಂಟರ್ಡ್ SiC ಸೆರಾಮಿಕ್ಸ್ (RB SiC)
ಪ್ರಮುಖ ಅನುಕೂಲಗಳು: ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ, ತುಕ್ಕು ನಿರೋಧಕತೆ ಮತ್ತು ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಪ್ರತಿರೋಧ; ಕಡಿಮೆ ಸಿಂಟರಿಂಗ್ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ವೆಚ್ಚ, ನಿವ್ವಳ ಗಾತ್ರದ ಬಳಿ ರೂಪಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಬಿಲ್ಲೆಟ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಇಂಗಾಲದ ಮೂಲವನ್ನು SiC ಪುಡಿಯೊಂದಿಗೆ ಬೆರೆಸುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ, ಕರಗಿದ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಬಿಲ್ಲೆಟ್ ಅನ್ನು ಒಳನುಸುಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇಂಗಾಲದೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಿ β – SiC ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಮೂಲ α – SiC ಯೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ರಂಧ್ರಗಳನ್ನು ತುಂಬುತ್ತದೆ. ಸಿಂಟರಿಂಗ್ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಗಾತ್ರ ಬದಲಾವಣೆಯು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದ್ದು, ಸಂಕೀರ್ಣ ಆಕಾರದ ಉತ್ಪನ್ನಗಳ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಇದು ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.
ವಿಶಿಷ್ಟ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳು: ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ಗೂಡು ಉಪಕರಣಗಳು, ವಿಕಿರಣ ಕೊಳವೆಗಳು, ಶಾಖ ವಿನಿಮಯಕಾರಕಗಳು, ಡೀಸಲ್ಫರೈಸೇಶನ್ ನಳಿಕೆಗಳು; ಅದರ ಕಡಿಮೆ ಉಷ್ಣ ವಿಸ್ತರಣಾ ಗುಣಾಂಕ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್ ಮತ್ತು ನಿವ್ವಳ ರಚನೆಯ ಬಳಿಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಂದಾಗಿ, ಇದು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ಪ್ರತಿಫಲಕಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾದ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ; ಇದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಕೊಳವೆಗಳು ಮತ್ತು ಅರೆವಾಹಕ ಚಿಪ್ ಉತ್ಪಾದನಾ ಉಪಕರಣಗಳಿಗೆ ಪೋಷಕ ಫಿಕ್ಚರ್ ಆಗಿ ಸ್ಫಟಿಕ ಶಿಲೆಯ ಗಾಜನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು.

3. ಹಾಟ್ ಪ್ರೆಸ್ಡ್ ಸಿಂಟರ್ಡ್ SiC ಸೆರಾಮಿಕ್ಸ್ (HP SiC)
ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರಯೋಜನ: ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಸಿಂಕ್ರೊನಸ್ ಸಿಂಟರಿಂಗ್, ಪುಡಿ ಥರ್ಮೋಪ್ಲಾಸ್ಟಿಕ್ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿದೆ, ಇದು ಸಾಮೂಹಿಕ ವರ್ಗಾವಣೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿದೆ.ಇದು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಉತ್ತಮ ಧಾನ್ಯಗಳು, ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಉತ್ತಮ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳೊಂದಿಗೆ ಉತ್ಪನ್ನಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಸಂಪೂರ್ಣ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಶುದ್ಧ ಸಿಂಟರಿಂಗ್ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ತಲುಪಬಹುದು.
ವಿಶಿಷ್ಟ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್: ಮೂಲತಃ ವಿಯೆಟ್ನಾಂ ಯುದ್ಧದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ US ಹೆಲಿಕಾಪ್ಟರ್ ಸಿಬ್ಬಂದಿ ಸದಸ್ಯರಿಗೆ ಗುಂಡು ನಿರೋಧಕ ನಡುವಂಗಿಗಳಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿತ್ತು, ರಕ್ಷಾಕವಚ ಮಾರುಕಟ್ಟೆಯನ್ನು ಬಿಸಿ ಒತ್ತಿದ ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್‌ನಿಂದ ಬದಲಾಯಿಸಲಾಯಿತು; ಪ್ರಸ್ತುತ, ಇದನ್ನು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೌಲ್ಯವರ್ಧಿತ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಸಂಯೋಜನೆ ನಿಯಂತ್ರಣ, ಶುದ್ಧತೆ ಮತ್ತು ಸಾಂದ್ರತೆಗೆ ಅತ್ಯಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳು, ಹಾಗೆಯೇ ಉಡುಗೆ-ನಿರೋಧಕ ಮತ್ತು ಪರಮಾಣು ಉದ್ಯಮ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳು.
4. ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಿಸಿದ SiC ಸೆರಾಮಿಕ್ಸ್ (R-SiC)
ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರಯೋಜನ: ಸಿಂಟರಿಂಗ್ ಸಹಾಯಕಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುವ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲ, ಇದು ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ಪ್ಯೂರಿಟಿ ಮತ್ತು ದೊಡ್ಡ SiC ಸಾಧನಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಒಂದು ಸಾಮಾನ್ಯ ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಒರಟಾದ ಮತ್ತು ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾದ SiC ಪುಡಿಗಳನ್ನು ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿ ಮಿಶ್ರಣ ಮಾಡಿ ಅವುಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ, 2200~2450 ℃ ನಲ್ಲಿ ಜಡ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ಅವುಗಳನ್ನು ಸಿಂಟರ್ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಕಣಗಳು ಒರಟಾದ ಕಣಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿ ಆವಿಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಾಂದ್ರೀಕರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಸೆರಾಮಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ, ವಜ್ರದ ನಂತರ ಗಡಸುತನವು ಎರಡನೆಯದು. SiC ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಶಕ್ತಿ, ತುಕ್ಕು ನಿರೋಧಕತೆ, ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಪ್ರತಿರೋಧ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ಆಘಾತ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.
ವಿಶಿಷ್ಟ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳು: ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ಗೂಡು ಪೀಠೋಪಕರಣಗಳು, ಶಾಖ ವಿನಿಮಯಕಾರಕಗಳು, ದಹನ ನಳಿಕೆಗಳು; ಏರೋಸ್ಪೇಸ್ ಮತ್ತು ಮಿಲಿಟರಿ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ, ಇದನ್ನು ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು, ಟೈಲ್ ಫಿನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಫ್ಯೂಸ್‌ಲೇಜ್‌ನಂತಹ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆ ರಚನಾತ್ಮಕ ಘಟಕಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಉಪಕರಣಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ಸೇವಾ ಜೀವನವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.
5. ಸಿಲಿಕಾನ್ ಒಳನುಸುಳಿರುವ SiC ಸೆರಾಮಿಕ್ಸ್ (SiSiC)
ಪ್ರಮುಖ ಅನುಕೂಲಗಳು: ಕೈಗಾರಿಕಾ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ, ಕಡಿಮೆ ಸಿಂಟರ್ ಮಾಡುವ ಸಮಯ, ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನ, ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ದಟ್ಟವಾದ ಮತ್ತು ವಿರೂಪಗೊಳ್ಳದ, SiC ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಒಳನುಸುಳುವ Si ಹಂತದಿಂದ ಕೂಡಿದ್ದು, ಎರಡು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಲಾಗಿದೆ: ದ್ರವ ಒಳನುಸುಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಒಳನುಸುಳುವಿಕೆ. ಎರಡನೆಯದು ಹೆಚ್ಚಿನ ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಆದರೆ ಉತ್ತಮ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಉಚಿತ ಸಿಲಿಕಾನ್‌ನ ಏಕರೂಪತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.
ವಿಶಿಷ್ಟ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳು: ಕಡಿಮೆ ಸರಂಧ್ರತೆ, ಉತ್ತಮ ಗಾಳಿಯಾಡದಿರುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಪ್ರತಿರೋಧವು ಸ್ಥಿರ ವಿದ್ಯುತ್ ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲು ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿದೆ, ದೊಡ್ಡ, ಸಂಕೀರ್ಣ ಅಥವಾ ಟೊಳ್ಳಾದ ಭಾಗಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ, ಅರೆವಾಹಕ ಸಂಸ್ಕರಣಾ ಉಪಕರಣಗಳಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ; ಇದರ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್, ಹಗುರವಾದ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಗಾಳಿಯಾಡದಿರುವಿಕೆಯಿಂದಾಗಿ, ಇದು ಏರೋಸ್ಪೇಸ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಆದ್ಯತೆಯ ಉನ್ನತ-ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ, ಇದು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಹೊರೆಗಳನ್ನು ತಡೆದುಕೊಳ್ಳಬಲ್ಲದು ಮತ್ತು ಉಪಕರಣಗಳ ನಿಖರತೆ ಮತ್ತು ಸುರಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ.