بوران ڪاربائيڊ جي اسپارڪ پلازما سنٽرنگ: روايتي سنٽرنگ ۾ هڪ انقلابي "ڪاري ٽيڪنالاجي" جي ڪاميابي.
مواد سائنس جي ميدان ۾،بوران ڪاربائيڊ (B4C)"ڪارو هيرو"، جيڪو پنهنجي اعليٰ سختي، گهٽ کثافت، لباس مزاحمت، ۽ نيوٽران جذب ڪرڻ جي صلاحيت جي ڪري "ڪارو هيرو" جي نالي سان سڃاتو وڃي ٿو، بلٽ پروف آرمر، ايٽمي صنعت، ۽ ايرو اسپيس جهڙن اعليٰ درجي جي شعبن ۾ وڏي پيماني تي استعمال ٿيندو آهي. بهرحال، روايتي سنٽرنگ عمل (جهڙوڪ پريشر ليس سنٽرنگ ۽ گرم پريسنگ سنٽرنگ) کي چئلينجن کي منهن ڏيڻو پوي ٿو جهڙوڪ اعليٰ سنٽرنگ گرمي پد، ڊگهو سنٽرنگ وقت، ۽ آسان اناج جي کوٽائي، بوران ڪاربائيڊ جي ڪارڪردگي ۾ وڌيڪ بهتري کي محدود ڪندي. تازن سالن ۾، اسپارڪ پلازما سنٽرنگ (SPS) ٽيڪنالاجي، پنهنجي گهٽ درجه حرارت، تيز رفتار، ۽ اعليٰ ڪارڪردگي سان، بوران ڪاربائيڊ لاءِ هڪ گرم تحقيقي علائقو بڻجي چڪو آهي، هن سپر هارڊ مواد جي ايپليڪيشن حدن کي ٻيهر شڪل ڏئي رهيو آهي.
I. ايس پي ايس ٽيڪنالاجي: سنٽرنگ لاءِ هڪ انقلابي نئون نمونو
ايس پي ايس ٽيڪنالاجي نبض ٿيل ڪرنٽ، ميڪيڪل پريشر، ۽ ٿرمل فيلڊ جي هم آهنگي واري اثر ذريعي بوران ڪاربائيڊ جي تيز کثافت حاصل ڪري ٿي. ان جو بنيادي اصول هيٺ ڏنل آهي:
پلازما ايڪٽيويشن: نبض ٿيل ڪرنٽ انٽر پارٽيڪل گيپس ۾ فوري طور تي اعليٰ درجه حرارت وارو پلازما پيدا ڪري ٿو، مٿاڇري جي آڪسائيڊ کي هٽائي ٿو ۽ ايٽمي پکيڙ کي فروغ ڏئي ٿو.
جول حرارت ۽ گرمي پد جو درجو: برقي ڪرنٽ گريفائٽ مولڊ ذريعي جول حرارت پيدا ڪري ٿو، ۽ گرمي پد تيزي سان وڌي ٿو (600 ℃/منٽ تائين)، هڪ درجه حرارت جو درجو ٺاهي ٿو جيڪو کثافت کي تيز ڪري ٿو ۽ اناج جي واڌ کي روڪي ٿو.
اليڪٽرڪ فيلڊ اسسٽيڊ ڊفيوژن: اليڪٽرڪ فيلڊ سنٽرنگ ايڪٽيويشن انرجي کي گھٽائي ٿو، بوران ڪاربائيڊ کي 1700-2100 ℃ تي اعلي کثافت (>95٪) حاصل ڪرڻ جي قابل بڻائي ٿو، جيڪو روايتي عمل کان 300-500 ℃ گهٽ آهي.
روايتي سنٽرنگ جي مقابلي ۾، ايس پي ايس پاران تيار ڪيل بوران ڪاربائيڊ ۾ باریک اناج (نانو کان مائڪرون اسڪيل) ۽ اعليٰ مشيني خاصيتون آهن. مثال طور، 1600 ℃ ۽ 300MPa هاءِ پريشر تي، ايس پي ايس پاران تيار ڪيل بوران ڪاربائيڊ جي فريڪچر سختي 5.56MPa・m¹/² تائين وڌي وئي آهي، ۽ متحرڪ سختي کي خاص طور تي وڌايو ويو آهي.
II. ٽيڪنالاجيڪل پيش رفت: ليبارٽري کان صنعتي ٿيڻ تائين اهم ٽپو
1. پيرا ميٽر آپٽمائيزيشن ۽ مائڪرو اسٽرڪچر ڪنٽرول
گرمي پد ۽ دٻاءُ جي هم آهنگي: تحقيق مان معلوم ٿيو آهي ته گهٽ درجه حرارت (1700-2000 ℃) تي، ذرڙن جي حد ۾ سلائيڊنگ بنيادي طور تي کثافت جو سبب بڻجندي آهي، جڏهن ته وڌيڪ گرمي پد (>2000 ℃) تي، خلل جي چڙهڻ غالب هوندو آهي. گرمي جي شرح ۽ دٻاءُ کي صحيح طور تي ڪنٽرول ڪرڻ سان، اناج جي سائيز کي 4μm کان نانو ميٽر اسڪيل تائين صحيح طور تي ڪنٽرول ڪري سگهجي ٿو.
سنٽرنگ ايڊز جا جديد ايپليڪيشن: Al، SiC، ۽ گرافين جهڙا اضافي شيون شامل ڪرڻ سان ڪارڪردگي کي وڌيڪ بهتر بڻائي سگهجي ٿو. مثال طور، B4C/SiC/Al ملٽي فيز سيرامڪس 1.5٪ گرافين (GPLs) سان فريڪچر جي سختي ۾ 25.6٪ اضافو ۽ لچڪدار طاقت ۾ 99٪ اضافو ڏيکاري ٿو.
2. فنڪشنل طور تي درجه بندي ڪيل مواد جي هڪ مرحلي واري ٺاھڻ
نيپو مٽيريلز ٽيم پهريون ڀيرو SPS ٽيڪنالاجي استعمال ڪندي B4C/Al فنڪشنل گريڊ ٿيل مواد جي هڪ-اسٽيپ سينٽرنگ حاصل ڪئي آهي. هي مواد خالص B4C (سختي 32 GPa) کان خالص Al (سختي 1 GPa) ۾ گريڊينٽ منتقلي حاصل ڪري ٿو، روايتي عملن ۾ وڏي پگھلڻ واري نقطي جي فرق ۽ نجاست جي مرحلن جي آسان ٺهڻ جي مسئلن کي ڪاميابي سان حل ڪري ٿو، بلٽ پروف آرمر ۽ اعلي حرارتي چالکائي جامع مواد لاءِ نوان خيال فراهم ڪري ٿو.
3. انتهائي ماحول ۾ ڪارڪردگي جي ڪاميابي
ايٽمي صنعت ۾، ايس پي ايس تيار ڪيل بي 4 سي نيوٽران جاذب 99.9٪ جي پاڪائي حاصل ڪن ٿا، بهترين تابڪاري مزاحمت ڏيکارين ٿا، ۽ فضول ضايع ڪرڻ جي قيمت روايتي ڪيڊيميم تي ٻڌل مواد جي صرف پنجون حصو آهي. ايرو اسپيس انڊسٽري ۾، بوران ڪاربائيڊ/ايلومينيم جامع مواد ٽربو فين انجڻ جي اڳواڻي واري حفاظتي پليٽن جو وزن 40٪ گھٽائي ٿو ۽ ايندھن جي ڪارڪردگي کي 2.3٪ بهتر بڻائي ٿو.
III. صنعت جا امڪان: ٽريلين ڊالر جي مارڪيٽ ۾ هڪ نئون نيرو سمنڊ
1. سڀني شعبن ۾ ايپليڪيشنون وڌي رهيون آهن.
دفاع ۽ فوجي صنعت: آمريڪي فوج جو آسپري ٽرانسپورٽ جهاز B4C ڪمپوزٽ آرمر استعمال ڪري ٿو، جيڪو وزن 40 سيڪڙو گھٽائي ٿو ۽ روايتي اسٽيل آرمر کان بهتر تحفظ فراهم ڪري ٿو.
سيمي ڪنڊڪٽر ۽ اليڪٽرانڪس: بورون ڪاربائيڊ ويفر اسٽيج فليٽنس غلطي < 1μm، EUV لٿوگرافي مشينن جي الٽرا هاءِ پريسيجن گهرجن کي پورو ڪندي. Zhihe نئين مواد جي گھٽ درجه حرارت واري سنٽرنگ ٽيڪنالاجي B4C سنٽرنگ جي درجه حرارت کي 1950 ℃ تائين گھٽائي ٿي، ان جي استعمال کي سيمي ڪنڊڪٽر پالشنگ پيڊ فيلڊ ۾ هلائي ٿي.
نئين توانائي ۽ ماحولياتي تحفظ: بورون ڪاربائيڊ نوزلز هاءِ پريشر سينڊ بلاسٽنگ سامان جي عمر 3 مهينن کان 2 سالن تائين وڌائين ٿا، سار سنڀال جي خرچن ۾ 80 سيڪڙو گهٽتائي ڪن ٿا. ايٽمي توانائي، شمسي سيلز ۽ ٻين شعبن ۾ انهن جو استعمال پڻ تيزي سان وڌي رهيو آهي.
2. مارڪيٽ جي سائيز ۽ پاليسي ڊيويڊنڊ
عالمي بوران ڪاربائيڊ مارڪيٽ 2025 ۾ 180 ملين ڊالر کان 2030 ۾ 320 ملين ڊالر تائين وڌڻ جو امڪان آهي، جيڪو 9.5 سيڪڙو جي CAGR جي نمائندگي ڪري ٿو. دنيا جي سڀ کان وڏي پيدا ڪندڙ جي حيثيت سان، چين پاليسي سپورٽ ۽ ٽيڪنالاجي ڪاميابين ذريعي صنعت جي اڳواڻي واري حيثيت تي قبضو ڪري رهيو آهي.
اسپارڪ پلازما سنٽرنگ (SPCS) ٽيڪنالاجي بوران ڪاربائيڊ مواد کي ليبارٽري کان صنعتي ڪرڻ جي طرف وٺي رهي آهي. سختي، حرارتي استحڪام، ۽ نيوٽران جذب ۾ ان جي اعليٰ ڪارڪردگي دفاع، توانائي، ۽ اليڪٽرانڪس لاءِ تباهي ڪندڙ حل فراهم ڪري ٿي. ٽيڪنالاجي ترقي ۽ پاليسي سپورٽ سان، بوران ڪاربائيڊ، هي "ڪارو هيرو"، بلاشبہ اڃا به وڌيڪ ايپليڪيشنن ۾ چمڪندو، انساني ٽيڪنالاجي ترقي کي هلائڻ واري اهم مواد مان هڪ بڻجي ويندو.