سلیکن کاربائیڈ سیرامکس کے لیے 9 سائنٹرنگ تکنیکوں کا جائزہ

سلکان کاربائیڈ (SiC)، ایک نمایاں ساختی سیرامک، اپنی غیر معمولی خصوصیات کے لیے مشہور ہے، بشمول اعلی درجہ حرارت کی طاقت، سختی، لچکدار ماڈیولس، پہننے کی مزاحمت، تھرمل چالکتا، اور سنکنرن مزاحمت۔ یہ اوصاف اسے اعلی درجہ حرارت والے بھٹے کے فرنیچر، برنر نوزلز، ہیٹ ایکسچینجرز، سیلنگ رِنگز، اور سلائیڈنگ بیرنگ میں روایتی صنعتی استعمال سے لے کر بیلسٹک آرمر، اسپیس مررز، سیمی کنڈکٹر ویفر چکس، جیسے جدید ایپلی کیشنز کے لیے موزوں بناتے ہیں۔ اور جوہری ایندھن کی کلڈنگ۔

کی حتمی خصوصیات کا تعین کرنے میں sintering کا عمل اہم ہے۔SiC سیرامکس. وسیع تحقیق نے مختلف سنٹرنگ تکنیکوں کی ترقی کا باعث بنی ہے، جن میں ری ایکشن سنٹرنگ، پریشر لیس سنٹرنگ، ری کرسٹلائزیشن سنٹرنگ، اور ہاٹ پریسنگ سے لے کر اسپارک پلازما سنٹرنگ، فلیش سنٹرنگ، اور دوغلی دباؤ میں حالیہ اختراعات شامل ہیں۔

یہاں نو نمایاں پر ایک قریبی نظر ہےSiC سیرامکsintering تکنیک:

1. گرم دباؤ:

Alliegro et al کی طرف سے بانی. نورٹن کمپنی میں، گرم دبانے میں ایک ساتھ حرارت اور دباؤ کا اطلاق ہوتا ہے۔ایس سی پاؤڈرایک ڈائی کے اندر کمپیکٹ. یہ طریقہ بیک وقت کثافت اور تشکیل کو قابل بناتا ہے۔ مؤثر ہونے کے باوجود، گرم دبانے کے لیے پیچیدہ آلات، خصوصی ڈیز، اور سخت عمل کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کی حدود میں اعلی توانائی کی کھپت، محدود شکل کی پیچیدگی، اور اعلی پیداواری لاگت شامل ہیں۔

2. ری ایکشن سنٹرنگ:

پہلی بار 1950 کی دہائی میں P. Popper کی طرف سے تجویز کیا گیا، ردعمل sintering میں اختلاط شامل ہےایس سی پاؤڈرکاربن کے ذریعہ کے ساتھ۔ سبز باڈی، سلپ کاسٹنگ، ڈرائی پریسنگ، یا کولڈ آئسوسٹیٹک پریسنگ کے ذریعے بنتی ہے، سلکان کی دراندازی کے عمل سے گزرتی ہے۔ ویکیوم یا غیر فعال ماحول میں 1500 ° C سے اوپر گرم کرنے سے سلکان پگھل جاتا ہے، جو کیپلیری عمل کے ذریعے غیر محفوظ جسم میں گھس جاتا ہے۔ مائع یا گیسی سلیکون کاربن کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے، جس سے ان سیٹو β-SiC بنتا ہے جو موجودہ SiC ذرات کے ساتھ جڑ جاتا ہے، جس کے نتیجے میں ایک گھنے سیرامک ​​ہوتا ہے۔

ری ایکشن بانڈڈ SiC کم سنٹرنگ درجہ حرارت، لاگت کی تاثیر، اور اعلی کثافت کا حامل ہے۔ sintering کے دوران نہ ہونے کے برابر سکڑنا اسے خاص طور پر بڑے، پیچیدہ شکل والے اجزاء کے لیے موزوں بناتا ہے۔ عام ایپلی کیشنز میں اعلی درجہ حرارت والے بھٹے کا فرنیچر، ریڈینٹ ٹیوبیں، ہیٹ ایکسچینجرز، اور ڈی سلفرائزیشن نوزلز شامل ہیں۔

RBSiC کشتی کا سیمیکوریکس عمل کا راستہ

3. بغیر پریشر کے سنٹرنگ:

S. Prochazka et al کے ذریعہ تیار کردہ۔ GE میں 1974 میں، بغیر پریشر کے سنٹرنگ بیرونی دباؤ کی ضرورت کو ختم کرتی ہے۔ کثافت 2000-2150 ° C پر ماحولیاتی دباؤ (1.01×105 Pa) میں ایک غیر فعال ماحول میں sintering additives کی مدد سے ہوتی ہے۔ دباؤ کے بغیر سنٹرنگ کو مزید ٹھوس حالت اور مائع مرحلے کے سنٹرنگ میں درجہ بندی کیا جاسکتا ہے۔

سالڈ سٹیٹ پریشر لیس سینٹرنگ بغیر کسی انٹر گرینولر شیشے کے مراحل کے اعلی کثافت (3.10-3.15 g/cm3) حاصل کرتی ہے، جس کے نتیجے میں غیر معمولی اعلی درجہ حرارت کی میکانکی خصوصیات ہوتی ہیں، استعمال کا درجہ حرارت 1600°C تک پہنچ جاتا ہے۔ تاہم، اعلی درجے کے درجہ حرارت پر اناج کی ضرورت سے زیادہ اضافہ طاقت پر منفی اثر ڈال سکتا ہے۔

مائع فیز پریشر لیس سینٹرنگ SiC سیرامکس کے اطلاق کے دائرہ کار کو وسیع کرتا ہے۔ مائع مرحلہ، ایک جزو کے پگھلنے سے یا متعدد اجزاء کے eutectic رد عمل سے تشکیل پاتا ہے، ایک اعلی وسعت کا راستہ فراہم کرکے کثافت حرکیات کو بڑھاتا ہے، جس کی وجہ سے ٹھوس ریاست کے سنٹرنگ کے مقابلے کم سنٹرنگ درجہ حرارت ہوتا ہے۔ مائع فیز سنٹرڈ SiC میں باریک دانوں کا سائز اور بقایا انٹر گرانولر مائع مرحلہ ٹرانس گرانولر سے انٹر گرانولر فریکچر میں تبدیلی کو فروغ دیتا ہے، لچکدار طاقت اور فریکچر کی سختی کو بڑھاتا ہے۔

بغیر پریشر کے سنٹرنگ ایک پختہ ٹیکنالوجی ہے جس میں لاگت کی تاثیر اور شکل کی استعداد جیسے فوائد ہیں۔ سالڈ سٹیٹ سینٹرڈ SiC، خاص طور پر، اعلی کثافت، یکساں مائیکرو اسٹرکچر، اور بہترین مجموعی کارکردگی پیش کرتا ہے، جو اسے پہننے اور سنکنرن سے بچنے والے اجزاء جیسے سیلنگ رِنگز اور سلائیڈنگ بیرنگ کے لیے موزوں بناتا ہے۔

پریشر لیس سینٹرڈ سلکان کاربائیڈ آرمر

4. دوبارہ ترتیب دینے والی سنٹرنگ:

1980 کی دہائی میں، Kriegesmann نے اعلیٰ کارکردگی کو دوبارہ سے تیار کرنے کا مظاہرہ کیا۔SiC سیرامکسسلپ کاسٹنگ کے بعد 2450 ° C پر سنٹرنگ کے ذریعے۔ اس تکنیک کو ایف سی ٹی (جرمنی) اور نورٹن (امریکہ) نے بڑے پیمانے پر پیداوار کے لیے تیزی سے اپنایا۔

دوبارہ تیار کردہ SiC میں مختلف سائز کے SiC ذرات کو پیک کرکے ایک سبز باڈی کو سنٹر کرنا شامل ہے۔ باریک ذرات، جو یکساں طور پر موٹے ذرات کے بیچ میں تقسیم ہوتے ہیں، ایک کنٹرول شدہ ماحول کے تحت 2100 ° C سے زیادہ درجہ حرارت پر بڑے ذرات کے رابطے کے مقامات پر بخارات بنتے اور گاڑھ جاتے ہیں۔ یہ وانپیکرن-کنڈینسیشن میکانزم ذرات کی گردنوں پر اناج کی نئی حدیں بناتا ہے، جس کے نتیجے میں اناج کی نشوونما، گردن کی تشکیل، اور بقایا سوراخوں کے ساتھ ایک sintered جسم ہوتا ہے۔

دوبارہ تشکیل شدہ SiC کی اہم خصوصیات میں شامل ہیں:

کم سے کم سکڑنا: sintering کے دوران اناج کی حد یا حجم کے پھیلاؤ کی عدم موجودگی کے نتیجے میں نہ ہونے کے برابر سکڑ جاتا ہے۔

Near-net Shapping: sintered density تقریباً سبز جسم کی کثافت کے برابر ہی رہتی ہے۔

کلین گرین باؤنڈریز: دوبارہ تیار کردہ SiC اناج کی صاف حدود کو ظاہر کرتا ہے جو شیشے کے مراحل یا نجاست سے خالی ہے۔

بقایا پوروسیٹی: sintered جسم عام طور پر 10-20% porosity برقرار رکھتا ہے۔

5. ہاٹ آئسوسٹیٹک پریسنگ (HIP):

HIP کثافت کو بڑھانے کے لیے انرٹ گیس پریشر (عام طور پر آرگن) کا استعمال کرتا ہے۔ SiC پاؤڈر کومپیکٹ، جو شیشے یا دھات کے کنٹینر کے اندر بند ہوتا ہے، کو بھٹی کے اندر آئسوسٹیٹک دباؤ کا نشانہ بنایا جاتا ہے۔ جیسے جیسے درجہ حرارت سینٹرنگ کی حد تک بڑھتا ہے، ایک کمپریسر کئی میگاپاسکلز کے ابتدائی گیس پریشر کو برقرار رکھتا ہے۔ گرمی کے دوران یہ دباؤ بتدریج بڑھتا ہے، 200 MPa تک پہنچ جاتا ہے، مؤثر طریقے سے اندرونی سوراخوں کو ختم کرتا ہے اور اعلی کثافت حاصل کرتا ہے۔

6. اسپارک پلازما سنٹرنگ (SPS):

ایس پی ایس دھاتیں، سیرامکس اور کمپوزٹ سمیت گھنے مواد تیار کرنے کے لیے پاؤڈر میٹالرجی کی ایک نئی تکنیک ہے۔ یہ پاؤڈر کے ذرات کے درمیان پلس برقی کرنٹ اور چنگاری پلازما پیدا کرنے کے لیے اعلیٰ توانائی والی برقی دالیں لگاتا ہے۔ یہ مقامی حرارتی اور پلازما کی پیداوار نسبتاً کم درجہ حرارت اور مختصر دورانیے پر ہوتی ہے، جس سے تیزی سے سنٹرنگ ہوتی ہے۔ یہ عمل مؤثر طریقے سے سطح کے آلودگیوں کو ہٹاتا ہے، ذرہ کی سطحوں کو متحرک کرتا ہے، اور تیزی سے کثافت کو فروغ دیتا ہے۔ SPS کو کامیابی کے ساتھ Al2O3 اور Y2O3 کو سنٹرنگ ایڈز کے طور پر استعمال کرتے ہوئے گھنے SiC سیرامکس بنانے کے لیے استعمال کیا گیا ہے۔

7. مائکروویو سینٹرنگ:

روایتی حرارتی نظام کے برعکس، مائیکرو ویو سنٹرنگ والیومیٹرک ہیٹنگ اور سنٹرنگ حاصل کرنے کے لیے مائکروویو الیکٹرومیگنیٹک فیلڈ کے اندر موجود مواد کے ڈائی الیکٹرک نقصان کا فائدہ اٹھاتی ہے۔ یہ طریقہ فوائد پیش کرتا ہے جیسے کم سنٹرنگ درجہ حرارت، تیز حرارتی شرح، اور بہتر کثافت۔ مائیکرو ویو سنٹرنگ کے دوران بڑے پیمانے پر نقل و حمل بھی باریک دانوں والے مائیکرو اسٹرکچر کو فروغ دیتا ہے۔

8. فلیش سنٹرنگ:

فلیش sintering (FS) نے اپنی کم توانائی کی کھپت اور الٹرا فاسٹ سنٹرنگ کائینیٹکس کی وجہ سے توجہ حاصل کی ہے۔ اس عمل میں بھٹی کے اندر سبز جسم پر وولٹیج لگانا شامل ہے۔ حد درجہ حرارت تک پہنچنے پر، کرنٹ میں اچانک غیر لکیری اضافہ تیزی سے جول حرارت پیدا کرتا ہے، جس کی وجہ سے سیکنڈوں میں فوری طور پر کثافت ہوجاتی ہے۔

9. Oscillatory Pressure Sintering (OPS):

sintering کے دوران متحرک دباؤ کو متعارف کروانے سے ذرّہ آپس میں جڑنے اور جمع ہونے میں خلل پڑتا ہے، تاکنا کے سائز اور تقسیم کو کم کرتا ہے۔ اس کے نتیجے میں انتہائی گھنے، باریک دانے دار، اور یکساں مائیکرو سٹرکچر ہوتے ہیں، جس سے اعلیٰ طاقت اور قابل اعتماد سیرامکس حاصل ہوتے ہیں۔ سنگھوا یونیورسٹی میں Xie Zhipeng کی ٹیم کے ذریعہ پیش کردہ، OPS روایتی سنٹرنگ میں مستقل جامد دباؤ کو متحرک دوغلی دباؤ سے بدل دیتا ہے۔

OPS کئی فوائد پیش کرتا ہے:

بہتر سبز کثافت: مسلسل دوغلی دباؤ ذرّوں کی دوبارہ ترتیب کو فروغ دیتا ہے، پاؤڈر کمپیکٹ کی سبز کثافت کو نمایاں طور پر بڑھاتا ہے۔

سنٹرنگ ڈرائیونگ فورس میں اضافہ: OPS کثافت، اناج کی گردش، سلائیڈنگ، اور پلاسٹک کے بہاؤ کو بڑھانے کے لیے ایک بڑی قوت فراہم کرتا ہے۔ یہ خاص طور پر sintering کے بعد کے مراحل کے دوران فائدہ مند ہے، جہاں کنٹرول شدہ oscillation فریکوئنسی اور طول و عرض اناج کی حدود میں بقایا چھیدوں کو مؤثر طریقے سے ختم کرتے ہیں۔

Oscillatory پریشر سنٹرنگ آلات کی تصویر

عام تکنیکوں کا موازنہ:

ان تکنیکوں میں سے، ری ایکشن سنٹرنگ، پریشر لیس سنٹرنگ، اور ری کرسٹلائزیشن سنٹرنگ کو صنعتی SiC پروڈکشن کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے، ہر ایک منفرد فوائد کے ساتھ، جس کے نتیجے میں الگ الگ مائیکرو اسٹرکچر، خصوصیات اور ایپلی کیشنز ہوتے ہیں۔

رد عمل سے منسلک SiC:کم سنٹرنگ درجہ حرارت، لاگت کی تاثیر، کم سے کم سکڑنا، اور اعلی کثافت پیش کرتا ہے، جو اسے بڑے، پیچیدہ شکل والے اجزاء کے لیے موزوں بناتا ہے۔ عام ایپلی کیشنز میں اعلی درجہ حرارت والے بھٹے کا فرنیچر، برنر نوزلز، ہیٹ ایکسچینجرز، اور آپٹیکل ریفلیکٹرز شامل ہیں۔

دباؤ کے بغیر sintered SiC:لاگت کی تاثیر، شکل کی استعداد، اعلی کثافت، یکساں مائیکرو اسٹرکچر، اور بہترین مجموعی خصوصیات فراہم کرتا ہے، جو اسے مہروں، سلائیڈنگ بیرنگ، بیلسٹک آرمر، آپٹیکل ریفلیکٹرز، اور سیمی کنڈکٹر ویفر چکس جیسے درست اجزاء کے لیے مثالی بناتا ہے۔

دوبارہ تشکیل شدہ SiC:اس میں خالص SiC مراحل، اعلیٰ طہارت، اعلی پورسٹی، بہترین تھرمل چالکتا، اور تھرمل جھٹکا مزاحمت کی خصوصیات ہیں، جو اسے اعلی درجہ حرارت والے بھٹے کے فرنیچر، ہیٹ ایکسچینجرز، اور برنر نوزلز کے لیے موزوں بناتے ہیں۔**

ہم Semicorex میں مہارت رکھتے ہیں۔سی سیرامکس اور دیگرسرامک موادسیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں لاگو کیا جاتا ہے، اگر آپ کو کوئی پوچھ گچھ ہے یا اضافی تفصیلات کی ضرورت ہے، تو براہ کرم ہم سے رابطہ کرنے میں سنکوچ نہ کریں۔

رابطہ فون: +86-13567891907

ای میل: sales@semicorex.com