സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സെറാമിക്സിന്റെ "ക്ലോൺ ടെക്നിക്": അഞ്ച് മുഖ്യധാരാ തരങ്ങളുടെ വിശകലനം.

സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് (SiC) സെറാമിക്സ്കുറഞ്ഞ താപ വികാസ ഗുണകം, ഉയർന്ന താപ ചാലകത, ഉയർന്ന കാഠിന്യം, മികച്ച താപ, രാസ സ്ഥിരത എന്നിവ കാരണം ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള ഘടനാപരമായ സെറാമിക്സ് മേഖലയിലെ പ്രധാന വസ്തുവായി മാറിയിരിക്കുന്നു. എയ്‌റോസ്‌പേസ്, ആണവോർജ്ജം, സൈനികം, അർദ്ധചാലകങ്ങൾ തുടങ്ങിയ പ്രധാന മേഖലകളിൽ അവ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
എന്നിരുന്നാലും, വളരെ ശക്തമായ സഹസംയോജക ബോണ്ടുകളും SiC യുടെ കുറഞ്ഞ വ്യാപന ഗുണകവും അതിന്റെ സാന്ദ്രതയെ ബുദ്ധിമുട്ടാക്കുന്നു. ഇതിനായി, വ്യവസായം വിവിധ സിന്ററിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യകൾ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്, കൂടാതെ വ്യത്യസ്ത സാങ്കേതികവിദ്യകൾ ഉപയോഗിച്ച് തയ്യാറാക്കിയ SiC സെറാമിക്സിന് സൂക്ഷ്മഘടന, ഗുണങ്ങൾ, പ്രയോഗ സാഹചര്യങ്ങൾ എന്നിവയിൽ കാര്യമായ വ്യത്യാസങ്ങളുണ്ട്. അഞ്ച് മുഖ്യധാരാ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സെറാമിക്സിന്റെ പ്രധാന സവിശേഷതകളുടെ വിശകലനം ഇതാ.
1. നോൺ-പ്രഷർ സിന്റേർഡ് SiC സെറാമിക്സ് (S-SiC)
പ്രധാന ഗുണങ്ങൾ: ഒന്നിലധികം മോൾഡിംഗ് പ്രക്രിയകൾക്ക് അനുയോജ്യം, കുറഞ്ഞ ചെലവ്, ആകൃതിയിലും വലുപ്പത്തിലും പരിമിതപ്പെടുത്താതെ, വൻതോതിലുള്ള ഉൽപ്പാദനം നേടുന്നതിനുള്ള ഏറ്റവും എളുപ്പമുള്ള സിന്ററിംഗ് രീതിയാണിത്. ഓക്സിജന്റെ അളവ് കുറവായ β – SiC യിലേക്ക് ബോറോണും കാർബണും ചേർത്ത് ഏകദേശം 2000 ℃ താപനിലയിൽ ഒരു നിഷ്ക്രിയ അന്തരീക്ഷത്തിൽ സിന്റർ ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, 98% സൈദ്ധാന്തിക സാന്ദ്രതയുള്ള ഒരു സിന്റർ ചെയ്ത ശരീരം ലഭിക്കും. രണ്ട് പ്രക്രിയകളുണ്ട്: ഖര ഘട്ടം, ദ്രാവക ഘട്ടം. ആദ്യത്തേതിന് ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയും പരിശുദ്ധിയും ഉണ്ട്, അതുപോലെ ഉയർന്ന താപ ചാലകതയും ഉയർന്ന താപനില ശക്തിയും ഉണ്ട്.
സാധാരണ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ: തേയ്മാനം പ്രതിരോധിക്കുന്നതും നാശത്തെ പ്രതിരോധിക്കുന്നതുമായ സീലിംഗ് വളയങ്ങളുടെയും സ്ലൈഡിംഗ് ബെയറിംഗുകളുടെയും വൻതോതിലുള്ള ഉത്പാദനം; ഉയർന്ന കാഠിന്യം, കുറഞ്ഞ നിർദ്ദിഷ്ട ഗുരുത്വാകർഷണം, നല്ല ബാലിസ്റ്റിക് പ്രകടനം എന്നിവ കാരണം, വാഹനങ്ങൾക്കും കപ്പലുകൾക്കും ബുള്ളറ്റ് പ്രൂഫ് കവചമായും സിവിലിയൻ സേഫുകളും പണഗതാഗത വാഹനങ്ങളും സംരക്ഷിക്കുന്നതിനും ഇത് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇതിന്റെ മൾട്ടി ഹിറ്റ് പ്രതിരോധം സാധാരണ SiC സെറാമിക്സുകളേക്കാൾ മികച്ചതാണ്, കൂടാതെ സിലിണ്ടർ ലൈറ്റ്വെയ്റ്റ് പ്രൊട്ടക്റ്റീവ് കവചത്തിന്റെ ഫ്രാക്ചർ പോയിന്റ് 65 ടണ്ണിൽ കൂടുതൽ എത്താം.
2. റിയാക്ഷൻ സിന്റേർഡ് SiC സെറാമിക്സ് (RB SiC)
പ്രധാന ഗുണങ്ങൾ: മികച്ച മെക്കാനിക്കൽ പ്രകടനം, ഉയർന്ന ശക്തി, നാശന പ്രതിരോധം, ഓക്സീകരണ പ്രതിരോധം; കുറഞ്ഞ സിന്ററിംഗ് താപനിലയും ചെലവും, നെറ്റ് വലുപ്പത്തിനടുത്ത് രൂപപ്പെടുത്താൻ കഴിവുള്ളവ. ഒരു ബില്ലറ്റ് നിർമ്മിക്കുന്നതിന് ഒരു കാർബൺ സ്രോതസ്സ് SiC പൊടിയുമായി കലർത്തുന്നത് ഈ പ്രക്രിയയിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. ഉയർന്ന താപനിലയിൽ, ഉരുകിയ സിലിക്കൺ ബില്ലറ്റിലേക്ക് നുഴഞ്ഞുകയറുകയും കാർബണുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച് β – SiC രൂപപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് യഥാർത്ഥ α – SiC യുമായി സംയോജിച്ച് സുഷിരങ്ങൾ നിറയ്ക്കുന്നു. സിന്ററിംഗ് സമയത്ത് വലുപ്പ മാറ്റം ചെറുതാണ്, ഇത് സങ്കീർണ്ണമായ ആകൃതിയിലുള്ള ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ വ്യാവസായിക ഉൽപാദനത്തിന് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.
സാധാരണ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ: ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള ചൂള ഉപകരണങ്ങൾ, റേഡിയന്റ് ട്യൂബുകൾ, ഹീറ്റ് എക്സ്ചേഞ്ചറുകൾ, ഡീസൾഫറൈസേഷൻ നോസിലുകൾ; കുറഞ്ഞ താപ വികാസ ഗുണകം, ഉയർന്ന ഇലാസ്റ്റിക് മോഡുലസ്, നിയർ നെറ്റ് രൂപീകരണ സവിശേഷതകൾ എന്നിവ കാരണം, ഇത് സ്പേസ് റിഫ്ലക്ടറുകൾക്ക് അനുയോജ്യമായ ഒരു വസ്തുവായി മാറിയിരിക്കുന്നു; ഇലക്ട്രോണിക് ട്യൂബുകൾക്കും സെമികണ്ടക്ടർ ചിപ്പ് നിർമ്മാണ ഉപകരണങ്ങൾക്കും ഒരു സപ്പോർട്ടിംഗ് ഫിക്‌ചറായി ക്വാർട്സ് ഗ്ലാസിനെ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കാനും ഇതിന് കഴിയും.

3. ഹോട്ട് പ്രെസ്ഡ് സിന്റേർഡ് SiC സെറാമിക്സ് (HP SiC)
പ്രധാന നേട്ടം: ഉയർന്ന താപനിലയിലും ഉയർന്ന മർദ്ദത്തിലും സിൻക്രണസ് സിന്ററിംഗ്, പൊടി ഒരു തെർമോപ്ലാസ്റ്റിക് അവസ്ഥയിലാണ്, ഇത് മാസ് ട്രാൻസ്ഫർ പ്രക്രിയയ്ക്ക് അനുയോജ്യമാണ്. കുറഞ്ഞ താപനിലയിലും കുറഞ്ഞ സമയത്തും സൂക്ഷ്മമായ ധാന്യങ്ങൾ, ഉയർന്ന സാന്ദ്രത, നല്ല മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ എന്നിവയുള്ള ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ ഇതിന് കഴിയും, കൂടാതെ പൂർണ്ണ സാന്ദ്രതയും ശുദ്ധമായ സിന്ററിംഗ് അവസ്ഥയും കൈവരിക്കാനും കഴിയും.
സാധാരണ പ്രയോഗം: വിയറ്റ്നാം യുദ്ധസമയത്ത് യുഎസ് ഹെലികോപ്റ്റർ ക്രൂ അംഗങ്ങൾക്ക് ബുള്ളറ്റ് പ്രൂഫ് വെസ്റ്റുകളായി ആദ്യം ഉപയോഗിച്ചിരുന്ന കവച വിപണി ചൂടുള്ള അമർത്തിയ ബോറോൺ കാർബൈഡ് ഉപയോഗിച്ച് മാറ്റിസ്ഥാപിച്ചു; നിലവിൽ, കോമ്പോസിഷൻ നിയന്ത്രണം, പരിശുദ്ധി, സാന്ദ്രത എന്നിവയ്‌ക്ക് വളരെ ഉയർന്ന ആവശ്യകതകളുള്ള ഫീൽഡുകൾ, അതുപോലെ വസ്ത്രധാരണ പ്രതിരോധശേഷിയുള്ളതും ആണവ വ്യവസായ മേഖലകളും പോലുള്ള ഉയർന്ന മൂല്യവർദ്ധിത സാഹചര്യങ്ങളിലാണ് ഇത് കൂടുതലും ഉപയോഗിക്കുന്നത്.
4. റീക്രിസ്റ്റലൈസ് ചെയ്ത SiC സെറാമിക്സ് (R-SiC)
പ്രധാന നേട്ടം: സിന്ററിംഗ് എയ്‌ഡുകൾ ചേർക്കേണ്ടതില്ല, അൾട്രാ-ഹൈ പ്യൂരിറ്റിയും വലിയ SiC ഉപകരണങ്ങളും തയ്യാറാക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു സാധാരണ രീതിയാണിത്. ഈ പ്രക്രിയയിൽ പരുക്കൻ, നേർത്ത SiC പൊടികൾ അനുപാതത്തിൽ കലർത്തി രൂപപ്പെടുത്തുകയും 2200~2450 ℃ താപനിലയിൽ ഒരു നിഷ്ക്രിയ അന്തരീക്ഷത്തിൽ സിന്റർ ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു. പരുക്കൻ കണികകൾ തമ്മിലുള്ള സമ്പർക്കത്തിൽ സൂക്ഷ്മ കണികകൾ ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടുകയും ഘനീഭവിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, കാഠിന്യം വജ്രത്തിന് തൊട്ടുപിന്നാലെയാണ്. SiC ഉയർന്ന ഉയർന്ന താപനില ശക്തി, നാശന പ്രതിരോധം, ഓക്‌സിഡേഷൻ പ്രതിരോധം, താപ ഷോക്ക് പ്രതിരോധം എന്നിവ നിലനിർത്തുന്നു.
സാധാരണ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ: ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള ചൂള ഫർണിച്ചറുകൾ, ചൂട് എക്സ്ചേഞ്ചറുകൾ, ജ്വലന നോസിലുകൾ; എയ്‌റോസ്‌പേസ്, സൈനിക മേഖലകളിൽ, എഞ്ചിനുകൾ, ടെയിൽ ഫിനുകൾ, ഫ്യൂസ്‌ലേജ് തുടങ്ങിയ ബഹിരാകാശ പേടക ഘടനാ ഘടകങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രകടനവും സേവന ജീവിതവും മെച്ചപ്പെടുത്തും.
5. സിലിക്കൺ ഇൻഫിൽട്രേറ്റഡ് SiC സെറാമിക്സ് (SiSiC)
പ്രധാന ഗുണങ്ങൾ: വ്യാവസായിക ഉൽ‌പാദനത്തിന് ഏറ്റവും അനുയോജ്യം, കുറഞ്ഞ സിന്ററിംഗ് സമയം, കുറഞ്ഞ താപനില, പൂർണ്ണമായും സാന്ദ്രമായതും രൂപഭേദം വരുത്താത്തതും, SiC മാട്രിക്സും ഇൻഫിൽട്രേറ്റഡ് Si ഘട്ടവും ചേർന്നതാണ്, രണ്ട് പ്രക്രിയകളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു: ദ്രാവക ഇൻഫിൽട്രേഷൻ, വാതക ഇൻഫിൽട്രേഷൻ. രണ്ടാമത്തേതിന് ഉയർന്ന വിലയുണ്ട്, പക്ഷേ സ്വതന്ത്ര സിലിക്കണിന്റെ മികച്ച സാന്ദ്രതയും ഏകീകൃതതയും ഉണ്ട്.
സാധാരണ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ: കുറഞ്ഞ സുഷിരം, നല്ല വായു കടക്കാത്ത അവസ്ഥ, കുറഞ്ഞ പ്രതിരോധം എന്നിവ സ്റ്റാറ്റിക് വൈദ്യുതി ഇല്ലാതാക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു, വലുതോ സങ്കീർണ്ണമോ പൊള്ളയായതോ ആയ ഭാഗങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിന് അനുയോജ്യമാണ്, സെമികണ്ടക്ടർ പ്രോസസ്സിംഗ് ഉപകരണങ്ങളിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു; ഉയർന്ന ഇലാസ്റ്റിക് മോഡുലസ്, ഭാരം കുറഞ്ഞ, ഉയർന്ന ശക്തി, മികച്ച വായു കടക്കാത്ത അവസ്ഥ എന്നിവ കാരണം, ബഹിരാകാശ പരിതസ്ഥിതികളിലെ ലോഡുകളെ നേരിടാനും ഉപകരണങ്ങളുടെ കൃത്യതയും സുരക്ഷയും ഉറപ്പാക്കാനും കഴിയുന്ന എയ്‌റോസ്‌പേസ് മേഖലയിലെ ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള മെറ്റീരിയലാണിത്.