Sînterkirina plazmaya şewqdar a karbîda boronê: Pêşketinek şoreşgerî ya "teknolojiya reş" di sinterkirina kevneşopî de.
Di warê zanistiya materyalan de,karbîda boronê (B4C), ku ji ber hişkbûna xwe ya bilind, dendika xwe ya kêm, berxwedana li hember aşînê û kapasîteya vegirtina notronê wekî "elmasa reş" tê zanîn, di warên bilind ên wekî zirxên gulenegir, pîşesaziya nukleerî û fezayê de bi berfirehî tê bikar anîn. Lêbelê, pêvajoyên sinterkirina kevneşopî (wek sinterkirina bê zext û sinterkirina bi pêlkirina germ) bi pirsgirêkên wekî germahiyên sinterkirina bilind, demên sinterkirina dirêj û qalindbûna hêsan a dendikê re rû bi rû dimînin, ku başbûnên din di performansa karbîda boronê de sînordar dike. Di salên dawî de, teknolojiya sinterkirina plazmaya şewqê (SPS), bi germahiya xwe ya nizm, leza xwe ya bilez û karîgeriya xwe ya bilind, bûye qadeke lêkolînê ya germ ji bo karbîda boronê, û sînorên sepandina vê materyalê pir hişk ji nû ve şekil dide.
I. Teknolojiya SPS: Paradîgmeke Nû ya Şoreşger ji bo Sinterkirinê
Teknolojiya SPS bi rêya bandora sînerjîk a herikîna pulsasyonî, zexta mekanîkî û qada germî, bi lez û bez dendikbûna karbîda borê pêk tîne. Prensîba wê ya bingehîn ev e:
Çalakkirina plazmayê: Herika pulsasyonî plazmaya germahiya bilind a yekser di navbera perçeyan de çêdike, oksîdên rûberî radike û belavbûna atomî pêşve dixe.
Germkirina Joule û gradyana germahiyê: Herika elektrîkê germkirina Joule bi rêya qalibê grafîtê çêdike, û germahî bi lez bilind dibe (heta 600℃/deqîqe), gradyana germahiyê çêdike ku tîrbûnê leztir dike û mezinbûna dendikan asteng dike.
Belavbûna Bi Alîkariya Qada Elektrîkê: Qada elektrîkê enerjiya çalakkirina sinterkirinê kêm dike, û dihêle ku karbîda boronê di 1700-2100℃ de densiteya bilind (>95%) bi dest bixe, ku ev ji pêvajoya kevneşopî 300-500℃ kêmtir e.
Li gorî sinterkirina kevneşopî, karbîda boronê ya ku ji hêla SPS ve hatî amadekirin xwedî dendikên ziravtir (pîvana nano heta mîkron) û taybetmendiyên mekanîkî yên bilindtir e. Bo nimûne, di 1600℃ û zexta bilind a 300MPa de, berxwedana şikestinê ya karbîda boronê ya ku ji hêla SPS ve hatî amadekirin digihîje 5.56MPa・m¹/², û berxwedana dînamîk bi girîngî tê zêdekirin.
II. Pêşketina Teknolojîk: Gaveke Girîng ji Laboratuwarê ber bi Pîşesazîkirinê ve
1. Optimîzasyona Parametreyan û Kontrola Mîkroavahîyê
Hevnerjiya Germahî û Zextê: Lêkolînan dîtiye ku di germahiyên nizm (1700-2000℃), şemitîna sînorên perçeyan di serî de dibe sedema tîrbûnê, lê di germahiyên bilind (>2000℃), hilkişîna dislokasyonê serdest e. Bi kontrolkirina rast a rêjeya germkirinê û zextê, mezinahiya dendikan dikare bi rastî ji 4μm heta pîvana nanometre were kontrol kirin.
Bikaranînên Nûjen ên Alîkarên Sinterkirinê: Zêdekirina lêzêdekirinan wekî Al, SiC, û grafînê dikare performansê bêtir baştir bike. Mînakî, seramîkên pir-qonaxî yên B4C/SiC/Al bi 1.5% grafînê (GPL) zêdebûnek 25.6% di berxwedana şikestinê de û zêdebûnek 99% di hêza xwarbûnê de nîşan didin.
2. Çêkirina yek-gavî ya materyalên bi fonksiyonel hatine pîvandin
Tîma Materyalên Napo, cara yekem, bi karanîna teknolojiya SPS, materyalên B4C/Al yên bi awayekî fonksiyonel hatine pileya yekem bi dest xistiye. Ev materyal veguherînek gradient ji B4C ya saf (hişkiya 32 GPa) ber bi Al ya saf (hişkiya 1 GPa) pêk tîne, bi serkeftî pirsgirêkên cûdahiyên mezin ên xala helandinê û avakirina hêsan a qonaxên nepakiyê di pêvajoyên kevneşopî de çareser dike, û ramanên nû ji bo zirxên gulenegir û materyalên kompozît ên bi îhtîmala bilind a germahiyê peyda dike.
3. Pêşketina Performansê di Jîngehên Awarte de
Di pîşesaziya nukleerî de, vegirên notronê yên B4C yên ji hêla SPS ve hatine amadekirin, paqijiya wan digihîje %99.9, berxwedana tîrêjê ya pir baş nîşan didin, û lêçûnên wan ên avêtina bermayiyan tenê ji pêncê yekê ji yên materyalên kevneşopî yên li ser bingeha kadmiyûmê ne. Di pîşesaziya hewavaniyê de, materyalên kompozît ên karbîda boron/aluminiumê giraniya plakayên parastinê yên pêşeng ên motorên turbofan %40 kêm dikin û karîgeriya sotemeniyê %2.3 baştir dikin.
III. Perspektîfên Pîşesaziyê: Okyanûsek Şîn a Nû di Bazarek Trilyon Dolarî de
1. Serlêdan li hemû waran geş dibin.
Pîşesaziya Parastin û Leşkerî: Balafirên veguhastinê yên Osprey yên artêşa Dewletên Yekbûyî yên Amerîkayê zirxên kompozît ên B4C bikar tînin, ku giraniya wan %40 kêm dike û parastinek ji zirxên pola yên kevneşopî bilindtir peyda dike.
Nîvconductors û Elektronîk: Xeletiya şûştina qonaxa wafera boron karbîd < 1μm, ku pêdiviyên rastbûna ultra-bilind ên makîneyên lîtografiyê yên EUV bicîh tîne. Teknolojiya sinterkirina germahiya nizm a Zhihe New Materials germahiya sinterkirina B4C kêm dike 1950℃, ku serîlêdana wê di warê balîfên cilkirina nîvconductor de zêde dike.
Parastina Enerjî û Jîngehê ya Nû: Nozulên karbîda borê temenê alavên rijandina qûmê ya bi zexta bilind ji 3 mehan heta 2 salan dirêj dikin, û lêçûnên lênêrînê bi rêjeya %80 kêm dikin. Bikaranîna wan di enerjiya nukleerî, xaneyên rojê û warên din de jî bi lez berfireh dibe.
2. Mezinahiya Bazarê û Dabeşkirina Polîtîkayê
Tê pêşbînîkirin ku bazara cîhanî ya karbîda boronê ji 180 milyon dolarî di sala 2025an de bigihîje 320 milyon dolarî di sala 2030an de, ku rêjeya mezinbûna salane ya salane (CAGR) ya 9,5% temsîl dike. Wekî hilberînerê herî mezin ê cîhanê, Çîn bi piştgiriya siyasetê û pêşketinên teknolojîk pozîsyona pêşeng a pîşesaziyê digire.
Teknolojiya sinterkirina plazmaya şewqdar (SPCS) materyalên karbîda boronê ji laboratûarê ber bi pîşesaziyê ve dibe. Performansa wê ya bilind di hişkbûn, aramiya germî û vegirtina notronê de ji bo parastin, enerjî û elektronîkê çareseriyên şoreşger peyda dike. Bi pêşketinên teknolojîk û piştgiriya polîtîkayê re, karbîda boronê, ev "elmasa reş", bê guman dê di sepanên hîn bêtir de bibiriqe, bibe yek ji materyalên sereke yên ku pêşveçûna teknolojîk a mirovahiyê dimeşîne.