தொழில்துறை குழாய்வழிகளில் மறைந்திருக்கும் 'சூப்பர் ஹார்ட் ஷீல்ட்': சிலிக்கான் கார்பைடு உடைகள் எதிர்ப்பு குழாய்வழிகளின் ரகசியம்

சுரங்கத்தின் டெய்லிங்ஸ் குழம்பு அதிக வேகத்தில் குழாய்வழியைத் தாக்கும் போதும், உலோகவியல் பட்டறையில் உள்ள உயர் வெப்பநிலை கசடு உள் சுவரைத் தொடர்ந்து கழுவும்போதும், வேதியியல் பட்டறையில் உள்ள வலுவான அமிலக் கரைசல் குழாய் சுவரை நாளுக்கு நாள் அரிக்கும்போதும் - சாதாரண உலோகக் குழாய்வழிகள் பெரும்பாலும் சில மாதங்களுக்குப் பிறகுதான் கசிவு ஏற்படும். ஆனால் அத்தகைய "தொழில்துறை சுத்திகரிப்பு நிலையத்தில்" சேதமின்றி உயிர்வாழக்கூடிய ஒரு வகை குழாய்வழி உள்ளது, மேலும் அது ஒருசிலிக்கான் கார்பைடால் செய்யப்பட்ட தேய்மான-எதிர்ப்பு குழாய்முக்கிய பொருளாக. இந்த சாதாரண தொழில்துறை கூறு எந்த வகையான பொருள் நுண்ணறிவை மறைக்கிறது?
எஃகு விட பிடிவாதமான பொருள் குறியீடு
19 ஆம் நூற்றாண்டின் பிற்பகுதியில் விஞ்ஞானிகள் செயற்கை வைரத்தை தயாரிக்க முயன்றபோது தற்செயலாக இந்த கடினமான சேர்மத்தைக் கண்டுபிடித்தபோது சிலிக்கான் கார்பைட்டின் கதை தொடங்கியது. இது இயற்கையில் மிகவும் அரிதானது மற்றும் "மொய்சனைட்" என்று அழைக்கப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் இன்று தொழில்துறையில் பயன்படுத்தப்படும் சிலிக்கான் கார்பைடு கிட்டத்தட்ட முற்றிலும் செயற்கை தொகுப்பின் விளைவாகும்.
சிலிக்கான் கார்பைடு குழாய்களை "உற்பத்திக்கு எதிர்ப்புத் திறன் கொண்டதாக" மாற்றுவதற்கான ரகசியம் அவற்றின் தனித்துவமான நுண் கட்டமைப்பில் உள்ளது. எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கியின் கீழ், சிலிக்கான் கார்பைடு படிகங்கள் வைரத்தைப் போன்ற ஒரு நான்முக அமைப்பைக் கொண்டுள்ளன, ஒவ்வொரு சிலிக்கான் அணுவும் நான்கு கார்பன் அணுக்களால் இறுக்கமாகச் சூழப்பட்டு, உடைக்க முடியாத கோவலன்ட் பிணைப்பு வலையமைப்பை உருவாக்குகின்றன. இந்த அமைப்பு வைரத்திற்கு அடுத்தபடியாக கடினத்தன்மையை அளிக்கிறது, மோஸ் கடினத்தன்மை 9.5 ஆகும், அதாவது குவார்ட்ஸ் மணலின் தொடர்ச்சியான அரிப்பு (மோஸ் கடினத்தன்மை 7) கூட தடயங்களை விட்டுச் செல்வது கடினம்.
இன்னும் அரிதான விஷயம் என்னவென்றால், சிலிக்கான் கார்பைடு கடினமானது மட்டுமல்ல, அதிக வெப்பநிலையை எதிர்க்கும் தன்மையும் கொண்டது. 1400 ℃ அதிக வெப்பநிலையில், இது இன்னும் நிலையான இயந்திர பண்புகளை பராமரிக்க முடியும், இது எஃகு உலோகவியல் வெடிப்பு உலைகளில் நிலக்கரி தூள் போக்குவரத்து மற்றும் வெப்ப மின் உற்பத்தியில் பாய்லர் ஸ்லாக் வெளியேற்றம் போன்ற உயர் வெப்பநிலை சூழ்நிலைகளில் சிறப்பாக செயல்படுகிறது. அதே நேரத்தில், பெரும்பாலான அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களின் அரிப்புக்கு இது "நோய் எதிர்ப்பு சக்தி" கொண்டது, மேலும் இந்த அரிப்பு எதிர்ப்பு குறிப்பாக வேதியியல் துறையில் வலுவான அமில பரிமாற்ற குழாய்களில் விலைமதிப்பற்றது.

குழாய்வழி ஆயுளை பத்து மடங்கு அதிகரிக்கும் வடிவமைப்பு தத்துவம்
சிக்கலான தொழில்துறை சூழல்களைச் சமாளிக்க எளிய கடினத்தன்மை போதுமானதாக இல்லை. நவீன சிலிக்கான் கார்பைடு தேய்மான-எதிர்ப்பு குழாய்வழிகள் சிறந்த கூட்டு கட்டமைப்புகளை ஏற்றுக்கொள்கின்றன: பொதுவாக வெளிப்புற அடுக்கு சாதாரண கார்பன் எஃகு ஆகும், இது கட்டமைப்பு ஆதரவை வழங்குகிறது, உள் அடுக்கு சிலிக்கான் கார்பைடு பீங்கான் புறணி ஆகும், மேலும் சில குழாய்வழிகள் ஒட்டுமொத்த வலிமையை அதிகரிக்க வெளிப்புறத்தில் கண்ணாடியிழையையும் மூடுகின்றன. இந்த வடிவமைப்பு சிலிக்கான் கார்பைடின் தேய்மான எதிர்ப்பு நன்மையைப் பயன்படுத்துவதோடு மட்டுமல்லாமல், பீங்கான் பொருட்களின் உடையக்கூடிய தன்மையையும் ஈடுசெய்கிறது.
குழாயின் வெவ்வேறு பகுதிகளின் தேய்மானத்தின் அளவை அடிப்படையாகக் கொண்டு பொறியாளர்கள் "வேறுபட்ட வடிவமைப்பை" மேற்கொள்வார்கள். எடுத்துக்காட்டாக, முழங்கையின் வெளிப்புற வளைவு மிகவும் கடுமையாக தேய்ந்திருந்தால், தடிமனான சிலிக்கான் கார்பைடு புறணி பயன்படுத்தப்படும்; உள் வளைவில் உள்ள தேய்மானம் ஒப்பீட்டளவில் லேசானதாக இருந்தால், நீடித்துழைப்பை உறுதி செய்வதற்கும் பொருள் வீணாவதைத் தவிர்ப்பதற்கும் அது சரியான முறையில் மெல்லியதாக இருக்க வேண்டும்.
எதிர்வினை சின்டரிங் தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாடு சிலிக்கான் கார்பைடு குழாய்களை மிகவும் சரியானதாக்குகிறது. வெப்பநிலை மற்றும் மூலப்பொருள் விகிதத்தை துல்லியமாக கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம், பொருள் கிட்டத்தட்ட பூஜ்ஜிய போரோசிட்டியுடன் அடர்த்தியான நிலையை அடைய முடியும், அதே நேரத்தில் சுய-மசகு அடுக்கை உருவாக்க கிராஃபைட் கூறுகளை அறிமுகப்படுத்துகிறது. திரவம் பைப்லைனை சுத்தப்படுத்தும்போது, கிராஃபைட் அடுக்கு ஒரு பாதுகாப்பு படலத்தை உருவாக்குகிறது, இது பைப்லைனில் "உயவு கவசத்தை" வைப்பது போல உராய்வு குணகத்தை மேலும் குறைக்கிறது.
தொழில்துறை இரத்தத்திலிருந்து பசுமையான எதிர்காலம் வரை
அனல் மின்சாரம், சுரங்கம், உலோகம் மற்றும் வேதியியல் பொறியியல் போன்ற கனரக தொழில்களில், குழாய் அமைப்புகள் "தொழில்துறை இரத்தக் கோடு" போன்றவை, மேலும் அவற்றின் நம்பகத்தன்மை உற்பத்தி பாதுகாப்பு மற்றும் செயல்திறனுடன் நேரடியாக தொடர்புடையது. பாரம்பரிய உலோகக் குழாய்கள் பெரும்பாலும் வலுவான தேய்மான சூழல்களில் 3 மாதங்களுக்குள் மாற்றப்பட வேண்டும், அதே நேரத்தில் சிலிக்கான் கார்பைடு உடைகள்-எதிர்ப்பு குழாய்களின் சேவை வாழ்க்கையை 10 மடங்குக்கு மேல் நீட்டிக்க முடியும், இது செயலிழப்பு நேர பராமரிப்பின் அதிர்வெண்ணை வெகுவாகக் குறைக்கிறது.
இந்த நீண்டகால பண்பு குறிப்பிடத்தக்க சுற்றுச்சூழல் நன்மைகளையும் தருகிறது. குழாய் மாற்றத்தைக் குறைப்பது என்பது எஃகு நுகர்வைக் குறைப்பதாகும், மேலும் உற்பத்தி செயல்பாட்டில் பயன்படுத்தப்படும் மேம்பட்ட உருக்கும் தொழில்நுட்பங்கள் (ESK முறை போன்றவை) மின் உற்பத்திக்கான கழிவு வாயுவை மீட்டெடுக்கலாம், இதனால் ஆற்றல் பயன்பாடு 20% அதிகரிக்கும். லித்தியம் பேட்டரி உற்பத்தி மற்றும் சுற்றுச்சூழல் பாதுகாப்பு உபகரணங்கள் போன்ற வளர்ந்து வரும் துறைகளில், சிலிக்கான் கார்பைடு குழாய்களின் அரிப்பு மற்றும் தேய்மான எதிர்ப்பும் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது.
தொழில்துறை முன்னேற்றம் பற்றிப் பேசும்போது, நாம் பெரும்பாலும் அந்த பிரமிக்க வைக்கும் உயர் தொழில்நுட்ப தயாரிப்புகளில் கவனம் செலுத்துகிறோம், ஆனால் சிலிக்கான் கார்பைடு தேய்மான எதிர்ப்பு குழாய்கள் போன்ற "திரைக்குப் பின்னால் இருக்கும் ஹீரோக்களை" எளிதில் மறந்து விடுகிறோம். நவீன தொழில்துறையின் திறமையான செயல்பாட்டை ஆதரிக்கும் அடிப்படைப் பொருட்களின் பண்புகளை அதிகரிப்பது துல்லியமாக இந்தக் கண்டுபிடிப்புதான். சுரங்கங்கள் முதல் தொழிற்சாலைகள் வரை, உயர் வெப்பநிலை உலைகள் முதல் ரசாயனப் பட்டறைகள் வரை, இந்த அமைதியான 'சூப்பர்ஹார்ட் கேடயங்கள்' தொழில்துறை உற்பத்தியின் பாதுகாப்பு மற்றும் நிலைத்தன்மைக்கு அவற்றின் சொந்த வழியில் பங்களிக்கின்றன.