ဘိုရွန်ကာဗိုက်သည် တော်လှန်ရေးဆိုင်ရာ အောင်မြင်မှုတစ်ခုကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်

ဘိုရွန်ကာဗိုက်၏ Spark plasma sintering- ရိုးရာ sintering တွင် တော်လှန်သော “အနက်ရောင်နည်းပညာ” တိုးတက်မှု။
ပစ္စည်းသိပ္ပံနယ်ပယ်တွင်၊ဘိုရွန်ကာဗိုက် (B4C)၎င်း၏ မာကျောမှုမြင့်မားခြင်း၊ သိပ်သည်းဆနည်းခြင်း၊ ဝတ်ဆင်မှုခံနိုင်ရည်ရှိခြင်းနှင့် နျူထရွန်စုပ်ယူနိုင်စွမ်းတို့ကြောင့် “အနက်ရောင်စိန်” အဖြစ်လူသိများပြီး ကျည်ကာသံချပ်ကာ၊ နျူကလီးယားစက်မှုလုပ်ငန်းနှင့် အာကာသယာဉ်ပျံကဲ့သို့သော အဆင့်မြင့်နယ်ပယ်များတွင် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အသုံးပြုကြသည်။ သို့သော်၊ ရိုးရာ sintering လုပ်ငန်းစဉ်များ (ဖိအားမဲ့ sintering နှင့် အပူဖြင့်ဖိ၍ sintering ကဲ့သို့) သည် မြင့်မားသော sintering အပူချိန်၊ ရှည်လျားသော sintering အချိန်နှင့် အလွယ်တကူ အမှုန်အမွှားများ ကြမ်းတမ်းခြင်းကဲ့သို့သော စိန်ခေါ်မှုများနှင့် ရင်ဆိုင်နေရပြီး ဘိုရွန်ကာဗိုက်စွမ်းဆောင်ရည်တွင် နောက်ထပ်တိုးတက်မှုများကို ကန့်သတ်ထားသည်။ မကြာသေးမီနှစ်များအတွင်း၊ spark plasma sintering (SPS) နည်းပညာသည် ၎င်း၏ အပူချိန်နိမ့်ခြင်း၊ မြန်ဆန်သောအမြန်နှုန်းနှင့် မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်တို့ဖြင့် ဘိုရွန်ကာဗိုက်အတွက် ပူပြင်းသောသုတေသနနယ်ပယ်တစ်ခုဖြစ်လာခဲ့ပြီး ဤ superhard ပစ္စည်း၏ အသုံးချမှုနယ်နိမိတ်များကို ပြန်လည်ပုံဖော်ခဲ့သည်။

I. SPS နည်းပညာ- Sintering အတွက် တော်လှန်ပြောင်းလဲသော ပုံစံသစ်

SPS နည်းပညာသည် ပဲ့တင်ထပ်နေသော လျှပ်စီးကြောင်း၊ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဖိအားနှင့် အပူစက်ကွင်းတို့၏ ပေါင်းစပ်အကျိုးသက်ရောက်မှုမှတစ်ဆင့် ဘိုရွန်ကာဗိုက်၏ လျင်မြန်စွာ သိပ်သည်းဆကို ရရှိစေပါသည်။ ၎င်း၏ အဓိကမူမှာ-

ပလာစမာအသက်ဝင်ခြင်း- ပဲ့တင်ထပ်လျှပ်စီးကြောင်းသည် အမှုန်အမွှားကြားကွာဟချက်များတွင် ချက်ချင်းမြင့်မားသောအပူချိန်ရှိသော ပလာစမာကို ထုတ်ပေးပြီး မျက်နှာပြင်အောက်ဆိုဒ်များကို ဖယ်ရှားကာ အက်တမ်ပျံ့နှံ့မှုကို မြှင့်တင်ပေးသည်။

ဂျိုးလ်အပူပေးခြင်းနှင့် အပူချိန်ပြောင်းလဲမှု- လျှပ်စစ်စီးကြောင်းသည် ဂရပ်ဖိုက်မှိုမှတစ်ဆင့် ဂျိုးလ်အပူပေးမှုကို ထုတ်ပေးပြီး အပူချိန်သည် လျင်မြန်စွာ (600℃/မိနစ်အထိ) မြင့်တက်လာကာ သိပ်သည်းဆကို အရှိန်မြှင့်ပေးပြီး အမှုန်အမွှားကြီးထွားမှုကို ဟန့်တားပေးသည့် အပူချိန်ပြောင်းလဲမှုကို ဖန်တီးပေးသည်။

လျှပ်စစ်စက်ကွင်းအကူအညီဖြင့် ပျံ့နှံ့ခြင်း- လျှပ်စစ်စက်ကွင်းသည် sintering activation စွမ်းအင်ကို လျော့ကျစေပြီး ဘိုရွန်ကာဗိုက်အား ၁၇၀၀-၂၁၀၀ ℃ တွင် မြင့်မားသောသိပ်သည်းဆ (>၉၅%) ရရှိစေကာ ရိုးရာလုပ်ငန်းစဉ်ထက် ၃၀၀-၅၀၀ ℃ လျော့နည်းသည်။

ရိုးရာ sintering နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက SPS မှ ပြင်ဆင်ထားသော ဘိုရွန်ကာဗိုက်သည် ပိုမိုအသေးစိတ်သော အမှုန်များ (နာနိုမှ မိုက်ခရွန်အထိ) နှင့် သာလွန်ကောင်းမွန်သော စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများရှိသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ 1600 ℃ နှင့် 300MPa မြင့်မားသောဖိအားတွင် SPS မှ ပြင်ဆင်ထားသော ဘိုရွန်ကာဗိုက်၏ ကျိုးပဲ့ခြင်းခံနိုင်ရည်ကို 5.56MPa・m¹/² အထိ မြှင့်တင်ပေးပြီး၊ ဒိုင်းနမစ်ခံနိုင်ရည်ကို သိသိသာသာ မြှင့်တင်ပေးပါသည်။

II. နည်းပညာဆိုင်ရာ အောင်မြင်မှု- ဓာတ်ခွဲခန်းမှ စက်မှုထွန်းကားရေးသို့ အဓိက ခုန်ပျံကျော်လွှားမှု

၁။ ကန့်သတ်ချက် အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းနှင့် အဏုကြည့်ဖွဲ့စည်းပုံ ထိန်းချုပ်မှု

အပူချိန်နှင့်ဖိအား ပေါင်းစပ်စွမ်းအား- အပူချိန်နိမ့် (၁၇၀၀-၂၀၀၀°C) တွင် အမှုန်နယ်နိမိတ် လျှောကျခြင်းသည် အဓိကအားဖြင့် သိပ်သည်းဆကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး အပူချိန်မြင့် (၂၀၀၀°C >) တွင် အမှုန်အမွှားများ ရွေ့လျားမှု မြင့်တက်ခြင်းသည် အဓိကဖြစ်ကြောင်း သုတေသနပြုချက်များအရ တွေ့ရှိရသည်။ အပူပေးနှုန်းနှင့် ဖိအားကို တိကျစွာ ထိန်းချုပ်ခြင်းဖြင့် အမှုန်အမွှားအရွယ်အစားကို ၄μm မှ နာနိုမီတာစကေးအထိ တိကျစွာ ထိန်းချုပ်နိုင်သည်။

Sintering Aids များ၏ ဆန်းသစ်သောအသုံးချမှုများ- Al၊ SiC နှင့် graphene ကဲ့သို့သော ဖြည့်စွက်ပစ္စည်းများထည့်သွင်းခြင်းသည် စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပိုမိုအကောင်းဆုံးဖြစ်စေနိုင်သည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ 1.5% graphene (GPLs) ပါရှိသော B4C/SiC/Al multiphase ceramics များသည် ကျိုးပဲ့ခြင်းခံနိုင်ရည်တွင် 25.6% တိုးလာပြီး flexural strength တွင် 99% တိုးလာသည်ကို ပြသသည်။

၂။ လုပ်ဆောင်ချက်အလိုက် အဆင့်သတ်မှတ်ထားသော ပစ္စည်းများကို တစ်ဆင့်တည်းဖြင့် ထုတ်လုပ်ခြင်း

Napo Materials အဖွဲ့သည် SPS နည်းပညာကို အသုံးပြု၍ B4C/Al လုပ်ဆောင်ချက်အရ အဆင့်သတ်မှတ်ထားသော ပစ္စည်းများကို တစ်ဆင့်တည်း sintering ပြုလုပ်နိုင်ခဲ့သည်။ ဤပစ္စည်းသည် သန့်စင်သော B4C (မာကျောမှု 32 GPa) မှ သန့်စင်သော Al (မာကျောမှု 1 GPa) သို့ gradient အကူးအပြောင်းကို ရရှိစေပြီး၊ ရိုးရာလုပ်ငန်းစဉ်များတွင် အရည်ပျော်မှတ်ကွာခြားချက်ကြီးမားခြင်းနှင့် မသန့်စင်သောအဆင့်များ အလွယ်တကူဖွဲ့စည်းခြင်းဆိုင်ရာ ပြဿနာများကို အောင်မြင်စွာဖြေရှင်းနိုင်ခဲ့ပြီး ကျည်ဆန်ဒဏ်ခံနိုင်သော သံချပ်ကာနှင့် အပူစီးကူးမှုမြင့်မားသော ပေါင်းစပ်ပစ္စည်းများအတွက် အကြံဉာဏ်အသစ်များကို ပံ့ပိုးပေးပါသည်။

၃။ အလွန်အမင်းပတ်ဝန်းကျင်တွင် စွမ်းဆောင်ရည်တိုးတက်မှု

နျူကလီးယားလုပ်ငန်းတွင် SPS ဖြင့်ပြင်ဆင်ထားသော B4C နျူထရွန်စုပ်ယူကိရိယာများသည် ၉၉.၉% ၏ သန့်စင်မှုကို ရရှိပြီး ရောင်ခြည်ဒဏ်ခံနိုင်ရည် အလွန်ကောင်းမွန်ကာ ရိုးရာကက်ဒမီယမ်အခြေခံပစ္စည်းများ၏ ငါးပုံတစ်ပုံသာရှိသော စွန့်ပစ်ပစ္စည်းစွန့်ပစ်စရိတ်များရှိသည်။ အာကာသယာဉ်လုပ်ငန်းတွင် ဘိုရွန်ကာဗိုက်/အလူမီနီယမ်ပေါင်းစပ်ပစ္စည်းများသည် တာဘိုဖန်အင်ဂျင်၏ ရှေ့ဆောင်ကာကွယ်ရေးပြားများ၏ အလေးချိန်ကို ၄၀% လျှော့ချပေးပြီး လောင်စာဆီထိရောက်မှုကို ၂.၃% တိုးတက်စေသည်။

III. စက်မှုလုပ်ငန်းအလားအလာများ- ဒေါ်လာထရီလီယံနှင့်ချီသောဈေးကွက်တွင် အပြာရောင်သမုဒ္ဒရာအသစ်တစ်ခု

၁။ အသုံးချမှုများသည် နယ်ပယ်အားလုံးတွင် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်လျက်ရှိသည်။

ကာကွယ်ရေးနှင့် စစ်ဘက်ဆိုင်ရာ စက်မှုလုပ်ငန်း- အမေရိကန်စစ်တပ်၏ Osprey သယ်ယူပို့ဆောင်ရေးလေယာဉ်သည် B4C ပေါင်းစပ်သံချပ်ကာကို အသုံးပြုထားပြီး ၎င်းသည် အလေးချိန်ကို ၄၀% လျှော့ချပေးပြီး ရိုးရာသံမဏိသံချပ်ကာထက် သာလွန်သော ကာကွယ်မှုကို ပေးစွမ်းသည်။

တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းများနှင့် အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများ- ဘိုရွန်ကာဗိုက် ဝေဖာအဆင့်ပြားချပ်ချပ်အမှား < 1μm ရှိပြီး EUV လစ်သိုဂရပ်ဖီစက်များ၏ အလွန်မြင့်မားသော တိကျမှုလိုအပ်ချက်များနှင့် ကိုက်ညီပါသည်။ Zhihe New Materials ၏ အပူချိန်နိမ့် sintering နည်းပညာသည် B4C sintering အပူချိန်ကို 1950℃ အထိ လျှော့ချပေးပြီး တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းများ ඔප දැමීම နယ်ပယ်တွင် ၎င်း၏အသုံးချမှုကို မြှင့်တင်ပေးပါသည်။

စွမ်းအင်အသစ်နှင့် ပတ်ဝန်းကျင်ထိန်းသိမ်းရေး- ဘိုရွန်ကာဗိုက်နော်ဇယ်များသည် မြင့်မားသောဖိအားရှိသော သဲမှုန်များ မှုတ်ထုတ်သည့် စက်ပစ္စည်းများ၏ သက်တမ်းကို ၃ လမှ ၂ နှစ်အထိ တိုးမြှင့်ပေးပြီး ပြုပြင်ထိန်းသိမ်းမှုကုန်ကျစရိတ်ကို ၈၀% လျှော့ချပေးပါသည်။ နျူကလီးယားစွမ်းအင်၊ ဆိုလာဆဲလ်များနှင့် အခြားနယ်ပယ်များတွင် ၎င်းတို့၏အသုံးချမှုသည် အလျင်အမြန် တိုးချဲ့လျက်ရှိသည်။

၂။ ဈေးကွက်အရွယ်အစားနှင့် မူဝါဒအကျိုးအမြတ်များ

ကမ္ဘာလုံးဆိုင်ရာ ဘိုရွန်ကာဗိုက်ဈေးကွက်သည် ၂၀၂၅ ခုနှစ်တွင် အမေရိကန်ဒေါ်လာ ၁၈၀ သန်းမှ ၂၀၃၀ ခုနှစ်တွင် အမေရိကန်ဒေါ်လာ ၃၂၀ သန်းအထိ တိုးတက်လာမည်ဟု ခန့်မှန်းထားပြီး ၉.၅% ၏ CAGR ကို ကိုယ်စားပြုသည်။ ကမ္ဘာ့အကြီးဆုံး ထုတ်လုပ်သူအနေဖြင့် တရုတ်နိုင်ငံသည် မူဝါဒပံ့ပိုးမှုနှင့် နည်းပညာတိုးတက်မှုများမှတစ်ဆင့် စက်မှုလုပ်ငန်း၏ ဦးဆောင်အနေအထားကို ရယူလျက်ရှိသည်။

Spark plasma sintering (SPCS) နည်းပညာသည် ဓာတ်ခွဲခန်းမှ စက်မှုထွန်းကားရေးအထိ boron carbide ပစ္စည်းများကို ဦးဆောင်နေပါသည်။ မာကျောမှု၊ အပူချိန်တည်ငြိမ်မှုနှင့် နျူထရွန်စုပ်ယူမှုတို့တွင် ၎င်း၏ သာလွန်ကောင်းမွန်သော စွမ်းဆောင်ရည်သည် ကာကွယ်ရေး၊ စွမ်းအင်နှင့် အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများအတွက် အပြောင်းအလဲဖြစ်စေသော ဖြေရှင်းချက်များကို ပေးပါသည်။ နည်းပညာတိုးတက်မှုများနှင့် မူဝါဒပံ့ပိုးမှုဖြင့် ဤ “အနက်ရောင်စိန်” ဖြစ်သော boron carbide သည် အသုံးချမှုများစွာတွင် ထင်ရှားပေါ်လွင်လာမည်မှာ သေချာပြီး လူသားနည်းပညာတိုးတက်မှုကို မောင်းနှင်သည့် အဓိကပစ္စည်းများထဲမှ တစ်ခုဖြစ်လာမည်ဖြစ်သည်။