সিলিকন কার্বাইড সিরামিকের জন্য 9টি সিন্টারিং টেকনিকের একটি পর্যালোচনা

সিলিকন কার্বাইড (SiC), একটি বিশিষ্ট স্ট্রাকচারাল সিরামিক, উচ্চ-তাপমাত্রার শক্তি, কঠোরতা, ইলাস্টিক মডুলাস, পরিধান প্রতিরোধের, তাপ পরিবাহিতা এবং জারা প্রতিরোধ সহ এর ব্যতিক্রমী বৈশিষ্ট্যগুলির জন্য বিখ্যাত। এই বৈশিষ্ট্যগুলি উচ্চ-তাপমাত্রার ভাটির আসবাবপত্র, বার্নার অগ্রভাগ, হিট এক্সচেঞ্জার, সিলিং রিং এবং স্লাইডিং বিয়ারিংয়ের ঐতিহ্যগত শিল্প ব্যবহার থেকে শুরু করে ব্যালিস্টিক আর্মার, স্পেস মিরর, সেমিকন্ডাক্টর ওয়েফার চক, এর মতো উন্নত অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য এটিকে বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত করে তোলে। এবং পারমাণবিক জ্বালানী ক্ল্যাডিং।

sintering প্রক্রিয়া চূড়ান্ত বৈশিষ্ট্য নির্ধারণে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণSiC সিরামিক. বিস্তৃত গবেষণার ফলে বিক্রিয়া সিন্টারিং, চাপবিহীন সিন্টারিং, রিক্রিস্টালাইজেশন সিন্টারিং, এবং হট প্রেসিং এর মতো প্রতিষ্ঠিত পদ্ধতি থেকে শুরু করে স্পার্ক প্লাজমা সিন্টারিং, ফ্ল্যাশ সিন্টারিং এবং দোলনা চাপের মতো সাম্প্রতিক উদ্ভাবন পর্যন্ত বিভিন্ন সিন্টারিং কৌশলগুলির বিকাশ ঘটেছে।

এখানে নয়জন বিশিষ্ট ব্যক্তিকে ঘনিষ্ঠভাবে দেখুনSiC সিরামিকসিন্টারিং কৌশল:

1. হট প্রেসিং:

Alliegro et al দ্বারা অগ্রগামী. নর্টন কোম্পানীতে, হট প্রেসিং এর সাথে একযোগে তাপ এবং চাপ প্রয়োগ করা হয়SiC পাউডারএকটি ডাই মধ্যে কম্প্যাক্ট. এই পদ্ধতিটি একযোগে ঘনত্ব এবং আকৃতি প্রদান করতে সক্ষম করে। কার্যকর হলেও, হট প্রেসিংয়ের জন্য জটিল সরঞ্জাম, বিশেষায়িত ডাইস এবং কঠোর প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজন। এর সীমাবদ্ধতার মধ্যে রয়েছে উচ্চ শক্তি খরচ, সীমিত আকারের জটিলতা এবং উচ্চ উৎপাদন খরচ।

2. প্রতিক্রিয়া সিন্টারিং:

1950 এর দশকে P. Popper দ্বারা প্রথম প্রস্তাবিত, প্রতিক্রিয়া sintering মিশ্রণ জড়িতSiC পাউডারএকটি কার্বন উত্স সহ। স্লিপ কাস্টিং, ড্রাই প্রেসিং বা কোল্ড আইসোস্ট্যাটিক প্রেসিং এর মাধ্যমে গঠিত সবুজ বডি একটি সিলিকন অনুপ্রবেশ প্রক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায়। ভ্যাকুয়াম বা জড় বায়ুমণ্ডলে 1500 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে গরম করলে সিলিকন গলে যায়, যা কৈশিক ক্রিয়া দ্বারা ছিদ্রযুক্ত শরীরে অনুপ্রবেশ করে। তরল বা বায়বীয় সিলিকন কার্বনের সাথে বিক্রিয়া করে, ইন-সিটু β-SiC গঠন করে যা বিদ্যমান SiC কণার সাথে বন্ধন করে, ফলে একটি ঘন সিরামিক হয়।

প্রতিক্রিয়া-বন্ডেড SiC কম সিন্টারিং তাপমাত্রা, খরচ-কার্যকারিতা এবং উচ্চ ঘনত্বের গর্ব করে। সিন্টারিংয়ের সময় নগণ্য সংকোচন এটিকে বড়, জটিল আকৃতির উপাদানগুলির জন্য বিশেষভাবে উপযুক্ত করে তোলে। সাধারণ অ্যাপ্লিকেশনগুলির মধ্যে রয়েছে উচ্চ-তাপমাত্রার ভাটির আসবাবপত্র, উজ্জ্বল টিউব, হিট এক্সচেঞ্জার এবং ডিসালফারাইজেশন অগ্রভাগ।

RBSiC বোটের সেমিকোরেক্স প্রসেস রুট

3. চাপবিহীন সিন্টারিং:

S. Prochazka et al দ্বারা বিকশিত। 1974 সালে GE-তে, চাপহীন সিন্টারিং বাহ্যিক চাপের প্রয়োজনীয়তা দূর করে। ঘনত্ব 2000-2150°C এ বায়ুমণ্ডলীয় চাপে (1.01×105 Pa) একটি জড় বায়ুমণ্ডলে sintering additives এর সাহায্যে ঘটে। চাপবিহীন সিন্টারিংকে আরও সলিড-স্টেট এবং লিকুইড-ফেজ সিন্টারিং-এ শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে।

সলিড-স্টেট প্রেসারলেস সিন্টারিং উচ্চ ঘনত্ব (3.10-3.15 g/cm3) আন্তঃগ্র্যানুলার কাচের পর্যায়গুলি ছাড়াই অর্জন করে, যার ফলে ব্যতিক্রমী উচ্চ-তাপমাত্রার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে, ব্যবহারের তাপমাত্রা 1600°C পৌঁছে। যাইহোক, উচ্চ সিন্টারিং তাপমাত্রায় অত্যধিক শস্য বৃদ্ধি শক্তিকে নেতিবাচকভাবে প্রভাবিত করতে পারে।

তরল-ফেজ চাপহীন সিন্টারিং SiC সিরামিকের প্রয়োগের সুযোগকে বিস্তৃত করে। তরল পর্যায়, একটি একক উপাদান গলিয়ে বা একাধিক উপাদানের ইউটেক্টিক প্রতিক্রিয়া দ্বারা গঠিত, একটি উচ্চ ডিফিউসিভিটি পথ প্রদান করে ঘনত্বের গতিবিদ্যাকে উন্নত করে, যার ফলে সলিড-স্টেট সিন্টারিংয়ের তুলনায় কম সিন্টারিং তাপমাত্রা হয়। তরল-ফেজ সিন্টারড SiC-তে সূক্ষ্ম শস্যের আকার এবং অবশিষ্ট আন্তঃগ্রানুলার তরল ফেজ ট্রান্সগ্রানুলার থেকে ইন্টারগ্রানুলার ফ্র্যাকচারে একটি রূপান্তর প্রচার করে, নমনীয় শক্তি এবং ফ্র্যাকচার শক্ততা বাড়ায়।

চাপবিহীন সিন্টারিং হল একটি পরিপক্ক প্রযুক্তি যেখানে খরচ-কার্যকারিতা এবং আকৃতির বহুমুখীতার মতো সুবিধা রয়েছে। সলিড-স্টেট sintered SiC, বিশেষ করে, উচ্চ ঘনত্ব, অভিন্ন মাইক্রোস্ট্রাকচার, এবং চমৎকার সামগ্রিক কর্মক্ষমতা প্রদান করে, এটিকে সিলিং রিং এবং স্লাইডিং বিয়ারিংয়ের মতো পরিধান এবং জারা-প্রতিরোধী উপাদানগুলির জন্য উপযুক্ত করে তোলে।

চাপহীন সিন্টারযুক্ত সিলিকন কার্বাইড আর্মার

4. রিক্রিস্টালাইজেশন সিন্টারিং:

1980-এর দশকে, ক্রিগেসম্যান উচ্চ-কার্যক্ষমতার পুনঃপ্রতিষ্ঠার বানোয়াট প্রদর্শন করেছিলেনSiC সিরামিক2450°C এ sintering দ্বারা অনুসরণ স্লিপ ঢালাই দ্বারা। এই কৌশলটি এফসিটি (জার্মানি) এবং নর্টন (ইউএসএ) দ্বারা বড় আকারের উত্পাদনের জন্য দ্রুত গৃহীত হয়েছিল।

রিক্রিস্টালাইজড এসআইসি-তে বিভিন্ন আকারের SiC কণা প্যাক করে গঠিত একটি সবুজ শরীরকে সিন্টার করা জড়িত। সূক্ষ্ম কণা, মোটা কণার অন্তর্বর্তী স্থানে সমানভাবে বিতরণ করা হয়, নিয়ন্ত্রিত বায়ুমণ্ডলে 2100°C এর উপরে তাপমাত্রায় বৃহত্তর কণার যোগাযোগ বিন্দুতে বাষ্পীভূত হয় এবং ঘনীভূত হয়। এই বাষ্পীভবন-ঘনকরণ প্রক্রিয়াটি কণার ঘাড়ে নতুন শস্যের সীমানা তৈরি করে, যার ফলে শস্য বৃদ্ধি, ঘাড় গঠন এবং অবশিষ্ট ছিদ্রযুক্ত একটি sintered শরীর।

পুনঃক্রিস্টালাইজড SiC এর মূল বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে রয়েছে:

ন্যূনতম সংকোচন: সিন্টারিংয়ের সময় শস্যের সীমানা বা আয়তনের বিস্তারের অনুপস্থিতির ফলে নগণ্য সংকোচন ঘটে।

নিয়ার-নেট শেপিং: সিন্টারযুক্ত ঘনত্ব সবুজ বডির ঘনত্বের প্রায় অভিন্ন।

ক্লিন গ্রেইন বাউন্ডারি: রিক্রিস্টালাইজড SiC কাচের পর্যায় বা অমেধ্য ছাড়া পরিষ্কার শস্যের সীমানা প্রদর্শন করে।

অবশিষ্ট পোরোসিটি: সিন্টারড বডি সাধারণত 10-20% পোরোসিটি ধরে রাখে।

5. হট আইসোস্ট্যাটিক প্রেসিং (HIP):

ঘনত্ব বাড়ানোর জন্য HIP নিষ্ক্রিয় গ্যাসের চাপ (সাধারণত আর্গন) ব্যবহার করে। SiC পাউডার কমপ্যাক্ট, একটি গ্লাস বা ধাতব পাত্রের মধ্যে সিল করা, একটি চুল্লির মধ্যে আইসোস্ট্যাটিক চাপের শিকার হয়। তাপমাত্রা সিন্টারিং রেঞ্জে বৃদ্ধি পাওয়ার সাথে সাথে একটি কম্প্রেসার বেশ কয়েকটি মেগাপাস্কেলের প্রাথমিক গ্যাসের চাপ বজায় রাখে। এই চাপটি উত্তাপের সময় ক্রমান্বয়ে বৃদ্ধি পায়, 200 MPa পর্যন্ত পৌঁছায়, কার্যকরভাবে অভ্যন্তরীণ ছিদ্রগুলিকে নির্মূল করে এবং উচ্চ ঘনত্ব অর্জন করে।

6. স্পার্ক প্লাজমা সিন্টারিং (এসপিএস):

এসপিএস হল ধাতু, সিরামিক এবং কম্পোজিট সহ ঘন উপকরণ তৈরির জন্য একটি অভিনব পাউডার ধাতুবিদ্যার কৌশল। এটি পাউডার কণার মধ্যে একটি স্পন্দিত বৈদ্যুতিক প্রবাহ এবং স্পার্ক প্লাজমা তৈরি করতে উচ্চ-শক্তি বৈদ্যুতিক ডাল নিয়োগ করে। এই স্থানীয় গরম এবং প্লাজমা উৎপাদন তুলনামূলকভাবে কম তাপমাত্রা এবং স্বল্প সময়ের মধ্যে ঘটে, যা দ্রুত সিন্টারিং সক্ষম করে। প্রক্রিয়াটি কার্যকরভাবে পৃষ্ঠের দূষিত পদার্থগুলিকে অপসারণ করে, কণা পৃষ্ঠগুলিকে সক্রিয় করে এবং দ্রুত ঘনত্বকে প্রচার করে। SPS সফলভাবে Al2O3 এবং Y2O3 ব্যবহার করে ঘন SiC সিরামিক তৈরি করতে সিন্টারিং এইডস হিসাবে নিযুক্ত করা হয়েছে।

7. মাইক্রোওয়েভ সিন্টারিং:

প্রচলিত গরম করার বিপরীতে, মাইক্রোওয়েভ সিন্টারিং ভলিউমেট্রিক হিটিং এবং সিন্টারিং অর্জনের জন্য একটি মাইক্রোওয়েভ ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ডের মধ্যে পদার্থের অস্তরক ক্ষতির সুবিধা দেয়। এই পদ্ধতিটি কম সিন্টারিং তাপমাত্রা, দ্রুত গরম করার হার এবং উন্নত ঘনত্বের মতো সুবিধা প্রদান করে। মাইক্রোওয়েভ সিন্টারিংয়ের সময় বর্ধিত গণপরিবহন সূক্ষ্ম-দানাযুক্ত মাইক্রোস্ট্রাকচারকেও প্রচার করে।

8. ফ্ল্যাশ সিন্টারিং:

ফ্ল্যাশ সিন্টারিং (এফএস) এর কম শক্তি খরচ এবং অতি দ্রুত সিন্টারিং গতিবিদ্যার জন্য মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। প্রক্রিয়াটিতে একটি চুল্লির মধ্যে একটি সবুজ শরীর জুড়ে একটি ভোল্টেজ প্রয়োগ করা জড়িত। একটি থ্রেশহোল্ড তাপমাত্রায় পৌঁছানোর পর, কারেন্টের হঠাৎ অ-রৈখিক বৃদ্ধি দ্রুত জুল গরম করে, যা সেকেন্ডের মধ্যে কাছাকাছি-তাত্ক্ষণিক ঘনত্বের দিকে পরিচালিত করে।

9. অসিলেটরি প্রেসার সিন্টারিং (OPS):

সিন্টারিংয়ের সময় গতিশীল চাপ প্রবর্তন কণা ইন্টারলকিং এবং সমষ্টিকে ব্যাহত করে, ছিদ্রের আকার এবং বিতরণ হ্রাস করে। এর ফলে অত্যন্ত ঘন, সূক্ষ্ম-দানাযুক্ত এবং একজাতীয় মাইক্রোস্ট্রাকচার তৈরি হয়, যা উচ্চ-শক্তি এবং নির্ভরযোগ্য সিরামিকের ফলন করে। সিংহুয়া ইউনিভার্সিটিতে Xie Zhipeng-এর দল দ্বারা অগ্রগামী, OPS প্রচলিত সিন্টারিং-এ ধ্রুবক স্থির চাপকে গতিশীল দোলনীয় চাপ দিয়ে প্রতিস্থাপন করে।

OPS বিভিন্ন সুবিধা প্রদান করে:

বর্ধিত সবুজ ঘনত্ব: ক্রমাগত দোলক চাপ কণা পুনর্বিন্যাস প্রচার করে, উল্লেখযোগ্যভাবে পাউডার কমপ্যাক্টের সবুজ ঘনত্ব বৃদ্ধি করে।

বর্ধিত সিন্টারিং ড্রাইভিং ফোর্স: ওপিএস ঘনত্ব, শস্যের ঘূর্ণন, স্লাইডিং এবং প্লাস্টিক প্রবাহের জন্য একটি বৃহত্তর চালিকা শক্তি সরবরাহ করে। এটি সিন্টারিংয়ের পরবর্তী পর্যায়ে বিশেষভাবে উপকারী, যেখানে নিয়ন্ত্রিত দোলন ফ্রিকোয়েন্সি এবং প্রশস্ততা কার্যকরভাবে শস্যের সীমানায় অবশিষ্ট ছিদ্রগুলিকে নির্মূল করে।

অসিলেটরি প্রেসার সিন্টারিং ইকুইপমেন্টের ছবি

সাধারণ প্রযুক্তির তুলনা:

এই কৌশলগুলির মধ্যে, প্রতিক্রিয়া সিন্টারিং, চাপবিহীন সিন্টারিং এবং পুনঃক্রিস্টালাইজেশন সিন্টারিং ব্যাপকভাবে শিল্প SiC উৎপাদনের জন্য নিযুক্ত করা হয়, প্রতিটি অনন্য সুবিধার সাথে, যার ফলে স্বতন্ত্র মাইক্রোস্ট্রাকচার, বৈশিষ্ট্য এবং প্রয়োগ হয়।

প্রতিক্রিয়া-বন্ডেড SiC:কম সিন্টারিং তাপমাত্রা, খরচ-কার্যকারিতা, ন্যূনতম সংকোচন এবং উচ্চ ঘনত্ব প্রদান করে, এটি বড়, জটিল-আকৃতির উপাদানগুলির জন্য উপযুক্ত করে তোলে। সাধারণ অ্যাপ্লিকেশনগুলির মধ্যে রয়েছে উচ্চ-তাপমাত্রার ভাটির আসবাবপত্র, বার্নার অগ্রভাগ, হিট এক্সচেঞ্জার এবং অপটিক্যাল প্রতিফলক।

চাপবিহীন সিন্টারড SiC:খরচ-কার্যকারিতা, আকৃতির বহুমুখিতা, উচ্চ ঘনত্ব, অভিন্ন মাইক্রোস্ট্রাকচার, এবং চমৎকার সামগ্রিক বৈশিষ্ট্য প্রদান করে, এটি সিল, স্লাইডিং বিয়ারিং, ব্যালিস্টিক আর্মার, অপটিক্যাল রিফ্লেক্টর এবং সেমিকন্ডাক্টর ওয়েফার চাকের মতো নির্ভুল উপাদানগুলির জন্য আদর্শ করে তোলে।

পুনরায় ক্রিস্টাল করা SiC:বিশুদ্ধ SiC পর্যায়, উচ্চ বিশুদ্ধতা, উচ্চ ছিদ্রতা, চমৎকার তাপ পরিবাহিতা এবং তাপীয় শক প্রতিরোধের বৈশিষ্ট্য রয়েছে, যা এটিকে উচ্চ-তাপমাত্রার ভাটির আসবাবপত্র, হিট এক্সচেঞ্জার এবং বার্নার অগ্রভাগের জন্য উপযুক্ত করে তোলে।**

সেমিকোরেক্সে আমরা বিশেষজ্ঞSiC সিরামিক এবং অন্যান্যসিরামিক উপকরণসেমিকন্ডাক্টর ম্যানুফ্যাকচারিং এ প্রয়োগ করা হয়েছে, যদি আপনার কোন জিজ্ঞাসা থাকে বা অতিরিক্ত বিবরণের প্রয়োজন হয়, অনুগ্রহ করে আমাদের সাথে যোগাযোগ করতে দ্বিধা করবেন না।

যোগাযোগের ফোন: +86-13567891907

ইমেইল: sales@semicorex.com