කාර්මික නල මාර්ගවල සැඟවී ඇති 'සුපිරි දෘඩ පලිහ': සිලිකන් කාබයිඩ් ඇඳුම් ප්‍රතිරෝධී නල මාර්ගවල රහස

පතලේ ටේලිං ස්ලරිය අධික වේගයෙන් නල මාර්ගයට බලපාන විට, ලෝහ විද්‍යා වැඩමුළුවේ ඉහළ උෂ්ණත්ව ස්ලැග් අභ්‍යන්තර බිත්තිය සේදීම දිගටම කරගෙන යන විට සහ රසායනික වැඩමුළුවේ ඇති ප්‍රබල අම්ල ද්‍රාවණය දිනෙන් දින නල බිත්තිය විඛාදනයට ලක් කරන විට - සාමාන්‍ය ලෝහ නල මාර්ග බොහෝ විට මාස කිහිපයකට පසු කාන්දු වේ. නමුත් එවැනි “කාර්මික පිරිසිදු කිරීමේ ස්ථානයක” නොනැසී පැවතිය හැකි නල මාර්ග වර්ගයක් ඇති අතර එයසිලිකන් කාබයිඩ් වලින් සාදන ලද ඇඳුම්-ප්‍රතිරෝධී නල මාර්ගයමූලික ද්‍රව්‍යය ලෙස. මෙම සාමාන්‍ය කාර්මික සංරචකය සඟවන්නේ කුමන ආකාරයේ ද්‍රව්‍යමය බුද්ධියක්ද?
වානේ වලට වඩා මුරණ්ඩු ද්‍රව්‍ය කේතයක්
සිලිකන් කාබයිඩ් පිළිබඳ කතාව ආරම්භ වූයේ 19 වන සියවසේ අගභාගයේදී විද්‍යාඥයින් කෘතිම දියමන්ති නිෂ්පාදනය කිරීමට උත්සාහ කරන අතරතුර අහම්බෙන් මෙම දෘඩ සංයෝගය සොයා ගැනීමත් සමඟය. එය ස්වභාවධර්මයේ අතිශයින් දුර්ලභ වන අතර එය "මොයිසයිට්" ලෙස හැඳින්වේ, නමුත් අද කර්මාන්තයේ භාවිතා වන සිලිකන් කාබයිඩ් සම්පූර්ණයෙන්ම පාහේ කෘතිම සංස්ලේෂණයේ නිෂ්පාදනයක් වේ.
සිලිකන් කාබයිඩ් පයිප්ප “නිෂ්පාදනයට ප්‍රතිරෝධී” බවට පත් කිරීමේ රහස පවතින්නේ ඒවායේ අද්විතීය ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය තුළ ය. ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂයක් යටතේ, සිලිකන් කාබයිඩ් ස්ඵටික දියමන්ති වලට සමාන ටෙට්‍රාහෙඩ්‍රල් ව්‍යුහයක් ප්‍රදර්ශනය කරයි, සෑම සිලිකන් පරමාණුවක්ම කාබන් පරමාණු හතරකින් තදින් වට වී, නොබිඳිය හැකි සහසංයුජ බන්ධන ජාලයක් සාදයි. මෙම ව්‍යුහය එයට දියමන්ති වලට පමණක් දෙවැනි වන දෘඪතාවයක් ලබා දෙයි, 9.5 ක මෝස් දෘඪතාවයක් සමඟ, එයින් අදහස් වන්නේ ක්වාර්ට්ස් වැලි (මෝස් දෘඪතාව 7) අඛණ්ඩව ඛාදනය වීම පවා සලකුණු ඉතිරි කිරීමට අපහසු බවයි.
ඊටත් වඩා දුර්ලභ දෙය නම් සිලිකන් කාබයිඩ් දෘඩ පමණක් නොව, ඉහළ උෂ්ණත්වයන්ට බෙහෙවින් ප්‍රතිරෝධී වීමයි. 1400 ℃ ඉහළ උෂ්ණත්වයකදී, එය තවමත් ස්ථාවර යාන්ත්‍රික ගුණාංග පවත්වා ගත හැකි අතර, එමඟින් වානේ ලෝහ විද්‍යා පිපිරුම් උදුන්වල ගල් අඟුරු කුඩු ප්‍රවාහනය සහ තාප බල උත්පාදනයේදී බොයිලර් ස්ලැග් විසර්ජනය වැනි ඉහළ උෂ්ණත්ව අවස්ථා වලදී එය හොඳින් ක්‍රියා කරයි. ඒ අතරම, එය බොහෝ අම්ල සහ ක්ෂාර ඛාදනයට "ප්‍රතිශක්තිකරණ" වන අතර, රසායනික කර්මාන්තයේ ශක්තිමත් අම්ල සම්ප්‍රේෂණ නල මාර්ගවල මෙම විඛාදන ප්‍රතිරෝධය විශේෂයෙන් වටිනා වේ.

නල මාර්ගයේ ආයු කාලය දස ගුණයකින් වැඩි කිරීම සඳහා සැලසුම් දර්ශනය
සංකීර්ණ කාර්මික පරිසරයන්ට මුහුණ දීමට සරල දෘඪතාව ප්‍රමාණවත් නොවේ. නවීන සිලිකන් කාබයිඩ් ඇඳීමට ඔරොත්තු දෙන නල මාර්ග වඩාත් දක්ෂ සංයුක්ත ව්‍යුහයන් භාවිතා කරයි: සාමාන්‍යයෙන් පිටත තට්ටුව ව්‍යුහාත්මක සහාය සපයන සාමාන්‍ය කාබන් වානේ වන අතර, අභ්‍යන්තර ස්ථරය සිලිකන් කාබයිඩ් සෙරමික් ලයිනිං වන අතර, සමහර නල මාර්ග සමස්ත ශක්තිය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා පිටතින් ෆයිබර්ග්ලාස් ඔතා ඇත. මෙම සැලසුම සිලිකන් කාබයිඩ් වල ඇඳුම් ප්‍රතිරෝධක වාසිය උත්තේජනය කරනවා පමණක් නොව, සෙරමික් ද්‍රව්‍යවල බිඳෙනසුලු බව සඳහාද වන්දි ලබා දෙයි.
නල මාර්ගයේ විවිධ කොටස් ගෙවී යාමේ ප්‍රමාණය මත පදනම්ව ඉංජිනේරුවන් "වෙනස් කළ නිර්මාණයක්" ද සිදු කරනු ඇත. උදාහරණයක් ලෙස, වැලමිටේ පිටත චාපය වඩාත් දැඩි ලෙස ගෙවී ගොස් තිබේ නම්, ඝන සිලිකන් කාබයිඩ් ආවරණයක් භාවිතා කරනු ලැබේ; අභ්‍යන්තර චාපයේ ගෙවී යාම සාපේක්ෂව සැහැල්ලු නම්, කල්පැවැත්ම සහතික කිරීම සහ ද්‍රව්‍ය නාස්තිය වළක්වා ගැනීම සඳහා එය සුදුසු පරිදි තුනී කළ යුතුය.
ප්‍රතික්‍රියා සින්ටර් කිරීමේ තාක්ෂණය යෙදීම සිලිකන් කාබයිඩ් නල මාර්ග වඩාත් පරිපූර්ණ කරයි. උෂ්ණත්වය සහ අමුද්‍රව්‍ය අනුපාතය නිවැරදිව පාලනය කිරීමෙන්, ද්‍රව්‍යයට ශුන්‍ය සිදුරු සහිත ඝන තත්වයක් ලබා ගත හැකි අතර, ස්වයං-ලිහිසි ස්ථරයක් සෑදීමට ග්‍රැෆයිට් සංරචක හඳුන්වා දෙයි. තරලය නල මාර්ගය ෆ්ලෂ් කරන විට, ග්‍රැෆයිට් ස්ථරය ආරක්ෂිත පටලයක් සාදයි, නල මාර්ගයට "ලිහිසි කිරීමේ සන්නාහයක්" දැමීම වැනි ඝර්ෂණ සංගුණකය තවදුරටත් අඩු කරයි.
කාර්මික රුධිර පරම්පරාවෙන් හරිත අනාගතයට
තාප බලය, පතල් කැණීම, ලෝහ විද්‍යාව සහ රසායනික ඉංජිනේරු විද්‍යාව වැනි බර කර්මාන්තවල, නල මාර්ග පද්ධති "කාර්මික රුධිර රේඛාව" වැනි වන අතර, ඒවායේ විශ්වසනීයත්වය නිෂ්පාදන ආරක්ෂාව සහ කාර්යක්ෂමතාවයට සෘජුවම සම්බන්ධ වේ. සාම්ප්‍රදායික ලෝහ පයිප්ප බොහෝ විට ශක්තිමත් ඇඳුම් පරිසරයන් තුළ මාස 3 ක් ඇතුළත ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීමට අවශ්‍ය වන අතර, සිලිකන් කාබයිඩ් ඇඳුම්-ප්‍රතිරෝධී පයිප්පවල සේවා කාලය 10 ගුණයකට වඩා දීර්ඝ කළ හැකි අතර, අක්‍රීය කාල නඩත්තු කිරීමේ වාර ගණන බෙහෙවින් අඩු කරයි.
මෙම දිගුකාලීන ලක්ෂණය සැලකිය යුතු පාරිසරික ප්‍රතිලාභ ද ගෙන එයි. නල මාර්ග ප්‍රතිස්ථාපනය අඩු කිරීම යනු වානේ පරිභෝජනය අඩු කිරීමයි, සහ නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලියේදී භාවිතා කරන උසස් උණු කිරීමේ තාක්ෂණයන් (ESK ක්‍රමය වැනි) බලශක්ති උත්පාදනය සඳහා අපද්‍රව්‍ය වායුව නැවත ලබා ගත හැකි අතර, බලශක්ති භාවිතය 20% කින් වැඩි කරයි. ලිතියම් බැටරි නිෂ්පාදනය සහ පාරිසරික ආරක්ෂණ උපකරණ වැනි නැගී එන ක්ෂේත්‍රවල, සිලිකන් කාබයිඩ් පයිප්පවල විඛාදන සහ ඇඳීම් ප්‍රතිරෝධය ද වැදගත් කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි.
කාර්මික ප්‍රගතිය ගැන කතා කරන විට, අපි බොහෝ විට අවධානය යොමු කරන්නේ එම විශ්මයජනක අධි තාක්‍ෂණික නිෂ්පාදන කෙරෙහි වන නමුත් සිලිකන් කාබයිඩ් ඇඳීමට ඔරොත්තු දෙන පයිප්ප වැනි “තිරය පිටුපස වීරයන්” පහසුවෙන් නොසලකා හරිමු. නවීන කර්මාන්තයේ කාර්යක්ෂම ක්‍රියාකාරිත්වයට සහාය වන මූලික ද්‍රව්‍යවල ගුණාංග උපරිම කරන්නේ හරියටම මෙම නවෝත්පාදනයයි. පතල්වල සිට කර්මාන්තශාලා දක්වා, ඉහළ උෂ්ණත්ව උදුන්වල සිට රසායනික වැඩමුළු දක්වා, මෙම නිහඬ 'සුපිරි දෘඩ පලිහ' තමන්ගේම ආකාරයෙන් කාර්මික නිෂ්පාදනයේ ආරක්ෂාව සහ තිරසාරභාවය සඳහා දායක වේ.