Sintering plasma spìosrach de charbide boron: adhartas rèabhlaideach “teicneòlais dhubh” ann an sintering traidiseanta.
Ann an raon saidheans stuthan,carbide boron (B4C), ris an canar “daoimean dubh” air sgàth a chruas àrd, dùmhlachd ìosal, strì an aghaidh caitheamh, agus comas gabhail a-steach neodron, air a chleachdadh gu farsaing ann an raointean àrd-inbhe leithid armachd dìon-peileir, gnìomhachas niùclasach, agus aerospace. Ach, tha pròiseasan sintering traidiseanta (leithid sintering gun chuideam agus sintering brùthadh teth) an aghaidh dhùbhlain leithid teòthachd àrd-shintering, amannan sintering fada, agus garbhachadh gràin furasta, a’ cuingealachadh leasachaidhean a bharrachd ann an coileanadh boron carbide. Anns na bliadhnachan mu dheireadh, tha teicneòlas sintering plasma spark (SPS), leis an teòthachd ìosal, astar luath, agus èifeachdas àrd aige, air a thighinn gu bhith na raon rannsachaidh teth airson boron carbide, ag ath-chumadh crìochan tagraidh an stuth cruaidh seo.
I. Teicneòlas SPS: Paradigm ùr rèabhlaideach airson sintering
Bidh teicneòlas SPS a’ coileanadh dùmhlachdachadh luath de charbaid boron tro bhuaidh sineirgisteach sruth cuisleach, cuideam meacanaigeach, agus raon teirmeach. Tha a phrìomh phrionnsapal anns na leanas:
Gnìomhachadh plasma: Bidh sruth cuisleach a’ gineadh plasma àrd-teòthachd sa bhad anns na beàrnan eadar na mìrean, a’ toirt air falbh ocsaidean uachdar agus a’ brosnachadh sgaoileadh atamach.
Teasachadh Joule agus claonadh teòthachd: Bidh an sruth dealain a’ gineadh teasachadh Joule tron mhodail grafait, agus bidh an teòthachd ag èirigh gu luath (suas ri 600 ℃ / min), a’ cruthachadh claonadh teòthachd a luathaicheas dùmhlachd agus a chuireas bacadh air fàs gràin.
Sgaoileadh le Taic Achaidh Dealain: Bidh an raon dealain a’ lughdachadh lùth gnìomhachaidh an t-sintearachd, a’ leigeil le carbide boron dùmhlachd àrd (> 95%) a choileanadh aig 1700-2100 ℃, a tha 300-500 ℃ nas ìsle na am pròiseas traidiseanta.
An coimeas ri sintering traidiseanta, tha gràinean nas mìne (sgèile nano gu micron) agus feartan meacanaigeach nas fheàrr aig carbide boron air ullachadh le SPS. Mar eisimpleir, aig 1600 ℃ agus cuideam àrd 300MPa, tha cruas brisidh carbide boron air ullachadh le SPS air a mheudachadh gu 5.56MPa・m¹/², agus tha an cruas fiùghantach air a leasachadh gu mòr.
II. Briseadh-troimhe Teicneòlach: Am Prìomh Leum bho Obair-lann gu Gnìomhachasachadh
1. Leasachadh Paramadair agus Smachd Mion-structair
Co-obrachadh Teòthachd is Brùthaidh: Tha rannsachadh air faighinn a-mach, aig teòthachd ìosal (1700-2000℃), gu bheil sleamhnachadh crìche nam mìrean a’ leantainn gu dùmhlachd sa mhòr-chuid, agus aig teòthachd àrd (>2000℃), gu bheil sreap dì-àiteachaidh a’ leantainn gu mòr. Le bhith a’ cumail smachd mionaideach air an ìre teasachaidh agus am brùthadh, faodar meud nam mìrean a smachdachadh gu ceart bho 4μm chun sgèile nanometer.
Cleachdaidhean Ùr-ghnàthach de Chuideachaidhean Sintering: Faodaidh cur-ris leithid Al, SiC, agus graphene coileanadh a bharrachadh tuilleadh. Mar eisimpleir, tha ceirmeag ioma-ìre B4C / SiC / Al le 1.5% graphene (GPLs) a’ sealltainn àrdachadh 25.6% ann an cruas brisidh agus àrdachadh 99% ann an neart lùbadh.
2. Dèanamh stuthan le ìrean gnìomhach ann an aon cheum
Airson a’ chiad uair, tha sgioba Napo Materials air sintering aon-cheum a choileanadh de stuthan le ìrean gnìomhachail B4C/Al a’ cleachdadh teicneòlas SPS. Bidh an stuth seo a’ coileanadh gluasad ìre bho B4C fìor-ghlan (cruas 32 GPa) gu Al fìor-ghlan (cruas 1 GPa), a’ fuasgladh gu soirbheachail na duilgheadasan a thaobh eadar-dhealachaidhean mòra ann am puing leaghaidh agus cruthachadh furasta ìrean neo-ghlaine ann am pròiseasan traidiseanta, a’ toirt seachad beachdan ùra airson armachd dìon-peileir agus stuthan co-dhèanta le giùlan teirmeach àrd.
3. Adhartas Coileanaidh ann an Àrainneachdan Anabarrach
Anns a’ ghnìomhachas niùclasach, bidh glacadairean neodron B4C ullaichte le SPS a’ ruighinn purrachd de 99.9%, a’ nochdadh strì an aghaidh rèididheachd air leth math, agus tha cosgaisean faighinn cuidhteas sgudail aca nach eil ach aon chòigeamh cuid de chosgaisean stuthan traidiseanta stèidhichte air cadmium. Anns a’ ghnìomhachas aerospace, bidh stuthan co-dhèanta boron carbide/alùmanum a’ lughdachadh cuideam phlàtaichean dìon oir-stiùiridh einnsean turbofan le 40% agus a’ leasachadh èifeachdas connaidh le 2.3%.
III. Ro-shealladh Gnìomhachais: Cuan Gorm Ùr ann am Margaidh Trillean-Dolair
1. Tha tagraidhean a’ soirbheachadh thar gach raon.
Gnìomhachas an Dìon agus an Armailt: Bidh itealan còmhdhail Osprey aig armachd na SA a’ cleachdadh armachd co-dhèanta B4C, a lughdaicheas cuideam 40% agus a bheir seachad dìon nas fheàrr na armachd stàilinn traidiseanta.
Leth-sheoladairean agus Eileagtronaig: Mearachd rèidh ìre wafer boron carbide < 1μm, a’ coinneachadh ri riatanasan mionaideachd fìor àrd innealan litografaidh EUV. Bidh teicneòlas sintering teòthachd ìosal Zhihe New Materials a’ lughdachadh teòthachd sintering B4C gu 1950 ℃, ga bhrosnachadh ann an raon padaichean snasail leth-sheoltairean.
Lùth Ùr is Dìon na h-Àrainneachd: Bidh ceann-bheòil boron carbide a’ leudachadh fad-beatha uidheamachd gainmhich àrd-bhruthadh bho 3 mìosan gu 2 bhliadhna, a’ lughdachadh chosgaisean cumail suas le 80%. Tha an cleachdadh ann an lùth niùclasach, ceallan grèine, agus raointean eile cuideachd a’ leudachadh gu luath.
2. Meud a’ Mhargaidh agus Earrannan Poileasaidh
Thathar an dùil gum fàs margaidh cruinneil boron carbide bho $180 millean ann an 2025 gu $320 millean ann an 2030, a’ riochdachadh CAGR de 9.5%. Mar an riochdaire as motha san t-saoghal, tha Sìona a’ greimeachadh air prìomh àite a’ ghnìomhachais tro thaic poileasaidh agus adhartasan teicneòlais.
Tha teicneòlas sintering plasma spìosrach (SPCS) a’ stiùireadh stuthan boron carbide bhon obair-lann gu gnìomhachasachadh. Tha a choileanadh sàr-mhath ann an cruas, seasmhachd teirmeach, agus gabhail a-steach neodron a’ toirt seachad fuasglaidhean ùr-ghnàthach airson dìon, lùth, agus eileagtronaig. Le adhartasan teicneòlais agus taic poileasaidh, bidh boron carbide, an “daoimean dubh” seo, gun teagamh a’ deàrrsadh ann am barrachd thagraidhean, a’ fàs mar aon de na prìomh stuthan a bhios a’ stiùireadh adhartas teicneòlach daonna.