सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) सिरेमिक को उनकी असाधारण कठोरता, उच्च तापमान स्थिरता और उत्कृष्ट पहनने के प्रतिरोध के लिए व्यापक रूप से मान्यता प्राप्त है।दबाव रहित सिंटर सिलिकॉन कार्बाइड (SSiC)अत्यधिक औद्योगिक वातावरण में प्रयुक्त सबसे महत्वपूर्ण उन्नत संरचनात्मक चीनी मिट्टी में से एक है।
हालांकि, SSiC की अंतिम कठोरता एक निश्चित गुण नहीं है। यह दृढ़ता से प्रभावित हैबनाने के तरीके, सिंटरिंग स्थितियां, कच्चे माल की विशेषताएं और सूक्ष्म संरचनात्मक विकास.
इस लेख में SSiC कठोरता को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारकों का व्यवस्थित विश्लेषण किया गया है और सामग्री विज्ञान के दृष्टिकोण से अंतर्निहित तंत्र समझाया गया है।
दबाव रहित सिंटरिंग में, घनत्व पूरी तरह सेहरे रंग का शरीर पैकिंग घनत्वउच्च और अधिक समान पैकिंग से सिनटरिंग के बाद कम छिद्रता और उच्च कठोरता होती है।
मोल्डिंग विधि द्वारा कठोरता रैंकिंग
आइसोस्टैटिक प्रेसिंग ≥ सूखी प्रेसिंग > एक्सट्रूज़न > स्लिप कास्टिंग
सीआईपी सभी दिशाओं में समान दबाव प्रदान करता है, जिसके परिणामस्वरूपः
- उच्चतम और सबसे समान हरे घनत्व
- सेंटरिंग के दौरान न्यूनतम आंतरिक तनाव
- सबसे कम दोष एकाग्रता
- उच्चतम अंतिम कठोरता स्थिरता
सूखी प्रेसिंग का प्रयोग औद्योगिक उत्पादन में व्यापक रूप से किया जाता है लेकिन यह दर्शाता हैः
- घर्षण और दबाव हानि के कारण घनत्व ढाल
- सूक्ष्म संरचना में मामूली एनीसोट्रोपी
- सीआईपी की तुलना में मध्यम कठोरता
एक्सट्रूज़न रॉड और ट्यूबों के लिए उपयुक्त है, लेकिन निम्नलिखित का परिचय देता हैः
- उच्च बाइडर सामग्री (515%)
- डिबिंग के बाद अवशिष्ट छिद्र
- प्रवाह प्रेरित कण अभिविन्यास
- समग्र कठोरता कम
स्लिप कास्टिंग केशिका निर्जलीकरण पर निर्भर करता हैः
- सबसे कम पैकिंग घनत्व
- सिंटरिंग के बाद अधिक छिद्रता
- अपेक्षाकृत कम यांत्रिक कठोरता
SSiC की कठोरता मुख्य रूप से तीन सूक्ष्म संरचनात्मक मापदंडों द्वारा निर्धारित की जाती हैः
- घनत्व (छिद्रता स्तर)
- अनाज का आकार
- अनाज की अखंडता
छिद्रता तनाव एकाग्रता केंद्र के रूप में कार्य करती है, कठोरता को कम करती है। उच्च घनत्व का अर्थ हैः
- अधिक प्रभावी भारनिरपेक्ष क्षेत्र
- कम दरार शुरू
- उच्च मापी गई विकर्स कठोरता
छोटे दाने कठोरता को बढ़ाते हैं क्योंकिः
- अनाज की सीमाएं विस्थापन आंदोलन को रोकती हैं
- वॉल्यूम इकाई प्रति अधिक सीमाएं विकृति के प्रतिरोध को बढ़ाती हैं
- क्रैक के प्रसार को प्रभावी ढंग से दबाया जाता है
उच्च तापमान संपीड़न क्रिस्टल पूर्णता में सुधार करता हैः
- उप-अनाज सीमाओं को समाप्त करता है
- आंतरिक दोषों को कम करता है
- स्थिर दरार प्रसार पथ उत्पन्न करता है
- कठोरता स्थिरता में सुधार करता है
दबाव रहित SSiC आमतौर पर आवश्यकता होती है>2000°Cपूर्ण घनत्व के लिए।
2150 ∼ 2200°C
इस दूरी परः
- घनत्व > 96%
- कठोरता ≥ 23 GPa
- बहुत कमःअपूर्ण घनत्व, कम कठोरता
- इष्टतम सीमाःबारीक अनाज + उच्च घनत्व
- बहुत ऊँचाःअनाज को मोटा करना, सीआईसी विघटन, कठोरता में कमी
बोरॉन फैलाव और घनत्व में सुधार करता है।
- पसंदीदाः बी या बी4सी
- से बचेंः BN (कमज़ोर अनाज सीमा चरण बनाता है)
कार्बन कई भूमिकाएँ निभाता हैः
- सतह से SiO2 अशुद्धियों को हटाता है
- अनाज की वृद्धि को नियंत्रित करता है
- घनत्व एकरूपता में सुधार करता है
कार्बनिक कार्बन स्रोत (जैसे, फेनोलिक राल) कार्बन ब्लैक की तुलना में बेहतर वितरण प्रदान करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उच्च अंतिम कठोरता होती है।
- ठीक पाउडर (<0.6 μm) → उच्च सतह ऊर्जा → बेहतर सिंटरिंग
- उच्च घनत्व और उच्च कठोरता में परिणाम
सतह SiO2 को सेंटरिंग के दौरान हटाया जाना चाहिए:
- अधिक ऑक्सीजन से कार्बन की खपत बढ़ जाती है
- अंतिम घनत्व और सूक्ष्म संरचना स्थिरता पर प्रभाव
ढालने की विधि निर्धारित करती हैः
- हरे रंग का घनत्व
- एकरूपता
- सिंटरिंग संकुचन व्यवहार
यह अंततः अंतिम उत्पाद में कठोरता वितरण को परिभाषित करता है।
दबाव रहित सिंटर किए गए सिलिकॉन कार्बाइड की कठोरता प्रसंस्करण और सूक्ष्म संरचना के बीच एक जटिल बातचीत का परिणाम है।
- सिंटरिंग तापमान (2150~2200°C)इष्टतम कठोरता प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है
- अतिरिक्त चयन (बी + उपयुक्त कार्बन स्रोत)घनत्व की गुणवत्ता को सीधे निर्धारित करता है
- बनाने की विधि अंतिम कठोरता रैंकिंग को नियंत्रित करती है (सीआईपी उच्चतम, स्लिप कास्टिंग निम्नतम)
- उच्च प्रदर्शन वाले एसएसआईसी के लिए ठीक पाउडर और समान हरे घनत्व आवश्यक हैं
इन मापदंडों को अनुकूलित करके, औद्योगिक एसएसआईसी सिरेमिक चरम वातावरण में बेहतर कठोरता, पहनने के प्रतिरोध और दीर्घकालिक विश्वसनीयता प्राप्त कर सकते हैं।
