Sísírísí ìṣàn ẹ̀jẹ̀ pílásímà ti boron carbide: Ìṣẹ̀lẹ̀ “ìmọ̀-ẹ̀rọ dúdú” tó yípadà nínú sísírísí àṣà ìbílẹ̀.
Nínú ìmọ̀ nípa ohun èlò,boron carbide (B4C), tí a mọ̀ sí “dúdú dáyámọ́ǹdì” nítorí líle rẹ̀ gíga, ìwọ̀n rẹ̀ tí ó kéré, ìdènà ìfọwọ́ra, àti agbára ìfàmọ́ra neutron, ni a lò ní àwọn pápá gíga bíi ihamọra tí kò ní ìfúnpá, ilé iṣẹ́ nuclear, àti afẹ́fẹ́. Síbẹ̀síbẹ̀, àwọn ìlànà síntering ìbílẹ̀ (bíi síntering tí kò ní ìfúnpá àti síntering gbígbóná) dojúkọ àwọn ìpèníjà bíi ìwọ̀n otútù síntering gíga, àkókò síntering gígùn, àti ìrọ̀rùn ọkà tí ó rọrùn, èyí tí ó dín àwọn àtúnṣe síwájú sí i nínú iṣẹ́ boron carbide. Ní àwọn ọdún àìpẹ́ yìí, ìmọ̀ ẹ̀rọ síntering plasma (SPS), pẹ̀lú ìwọ̀n otútù rẹ̀ tí ó kéré, ìyára kíákíá, àti iṣẹ́ rẹ̀ gíga, ti di agbègbè ìwádìí gbígbóná fún boron carbide, tí ó ń tún àwọn ààlà ìlò ohun èlò líle yìí ṣe.
I. Ìmọ̀-ẹ̀rọ SPS: Àṣà tuntun tó yípadà fún Sintering
Ìmọ̀-ẹ̀rọ SPS ń ṣàṣeyọrí ìfúnpọ̀ boron carbide kíákíá nípasẹ̀ ipa synergistic ti pulsed current, mechanical pressure, àti thermal field. Ìlànà pàtàkì rẹ̀ wà nínú:
Ìmúṣiṣẹ́ plasma: Ìṣàn pulsed máa ń mú plasma tó ní iwọ̀n otutu tó ga lójúkan náà jáde nínú àwọn àlàfo interparticle, ó máa ń mú àwọn oxides ojú ilẹ̀ kúrò, ó sì máa ń mú kí ìtànkálẹ̀ atomu pọ̀ sí i.
Ìgbóná àti ìgbóná otutu Joule: Iná mànàmáná náà ń mú kí ìgbóná Joule gbóná nípasẹ̀ graphite mọ́ọ̀dì, àti pé ìwọ̀n otútù náà yóò ga sí i kíákíá (tó 600℃/min), èyí yóò sì mú kí ìgbóná ooru yára sí i, yóò sì dín ìdàgbàsókè ọkà kù.
Ìtankalẹ̀ Tí A Fi Ń Ran Ẹ̀rọ Iná Mọ́: Ilẹ̀ iná mànàmáná náà dín agbára ìṣiṣẹ́ síntering kù, èyí tí ó mú kí boron carbide lè dé ìwọ̀n gíga (>95%) ní 1700-2100℃, èyí tí ó kéré sí 300-500℃ ju ìlànà ìbílẹ̀ lọ.
Ní ìfiwéra pẹ̀lú síntering ìbílẹ̀, boron carbide tí SPS pèsè ní àwọn èròjà tó dára jù (ìwọ̀n nano sí micron) àti àwọn ànímọ́ ẹ̀rọ tó ga jù. Fún àpẹẹrẹ, ní 1600℃ àti 300MPa gíga, agbára ìfọ́ ti boron carbide tí SPS pèsè ni a mú pọ̀ sí 5.56MPa・m¹/², agbára ìfọ́ sì pọ̀ sí i gidigidi.
II. Ìṣẹ̀lẹ̀ Ìmọ̀-ẹ̀rọ: Ìfò pàtàkì láti yàrá ìwádìí sí ìṣètò ilé-iṣẹ́
1. Ṣíṣe àtúnṣe Paramita àti Ìṣàkóso Microstructure
Ìṣọ̀kan Ìwọ̀n Òtútù àti Ìfúnpọ̀: Ìwádìí ti rí i pé ní àwọn òtútù kékeré (1700-2000℃), yíyọ ààlà pàtákì máa ń yọrí sí ìfúnpọ̀, nígbà tí ní àwọn òtútù gíga (>2000℃), yíyọ ìsúnkì jẹ́ olórí. Nípa ṣíṣàkóso ìwọ̀n ìgbóná àti ìfúnpọ̀ dáadáa, a lè ṣàkóso ìwọ̀n ọkà dáadáa láti 4μm sí ìwọ̀n nanometer.
Àwọn Ohun Èlò Tuntun fún Sintering Assist: Fífi àwọn afikún bíi Al, SiC, àti graphene kún lè mú kí iṣẹ́ wọn sunwọ̀n síi. Fún àpẹẹrẹ, àwọn seramiki B4C/SiC/Al multiphase pẹ̀lú graphene 1.5% (GPLs) fi ìbísí 25.6% hàn nínú agbára ìfọ́ àti ìbísí 99% nínú agbára ìfọ́.
2. Ṣíṣe àwọn ohun èlò tí a fi ìpele iṣẹ́ ṣe ní ìgbésẹ̀ kan
Ẹgbẹ́ Napo Materials ti ṣàṣeyọrí, fún ìgbà àkọ́kọ́, ṣíṣe àtúnṣe ìgbésẹ̀ kan ti àwọn ohun èlò tí a fi agbára ṣe àtúnṣe B4C/Al nípa lílo ìmọ̀-ẹ̀rọ SPS. Ohun èlò yìí ṣe àṣeyọrí ìyípadà gradient láti B4C mímọ́ (líle 32 GPa) sí Al mímọ́ (líle 1 GPa), ní ṣíṣe àṣeyọrí ní yíyanjú àwọn ìṣòro ìyàtọ̀ ńlá àti ìṣẹ̀dá àwọn ìpele àìmọ́ ní àwọn ìlànà ìbílẹ̀, ní fífúnni ní àwọn èrò tuntun fún ihamọra tí kò ní ìbọn àti àwọn ohun èlò ìdàpọ̀ ooru gíga.
3. Ìṣẹ̀lẹ̀ Àṣeyọrí ní Àwọn Àyíká Tó Lè Gbóná Jùlọ
Nínú iṣẹ́ amúlétutù, àwọn ohun èlò ìfàmọ́ra B4C neutron tí SPS pèsè ṣe àṣeyọrí ìwẹ̀nùmọ́ 99.9%, wọ́n ń fi agbára ìdènà ìtànṣán tó dára hàn, wọ́n sì ní iye owó ìtújáde ìdọ̀tí tí ó jẹ́ ìdá kan nínú márùn-ún ti àwọn ohun èlò ìbílẹ̀ tí a fi cadmium ṣe. Nínú iṣẹ́ afẹ́fẹ́, àwọn ohun èlò ìdàpọ̀ boron carbide/aluminum dín ìwọ̀n àwọn àwo ààbò turbofan engine tí ó wà ní iwájú kù ní 40%, wọ́n sì ń mú kí iṣẹ́ epo sunwọ̀n sí i ní 2.3%.
III. Awọn ireti ile-iṣẹ: Okun Awọ Awọ Awọ Tuntun ninu Ọja Dọla Trillion kan
1. Àwọn ohun èlò ìlò ń gbilẹ̀ káàkiri gbogbo ẹ̀ka.
Ilé-iṣẹ́ Ààbò àti Ológun: Ọkọ̀ òfúrufú ọkọ̀ òfúrufú ọkọ̀ òfúrufú Osprey ti àwọn ológun Amẹ́ríkà ń lo ìhámọ́ra B4C, èyí tí ó dín ìwọ̀n kù sí 40% tí ó sì ń pèsè ààbò tí ó ga ju ìhámọ́ra irin ìbílẹ̀ lọ.
Àwọn amúṣẹ́dá àti Ẹ̀rọ Ìbánisọ̀rọ̀: Àṣìṣe ìpele ìpele wafer boron carbide < 1μm, tí ó bá àwọn ohun tí ó yẹ kí ó jẹ́ ti àwọn ẹ̀rọ lithography EUV mu. Ìmọ̀ ẹ̀rọ sintering oníwọ̀n otútù kékeré ti Zhihe New Materials dín ìwọ̀n otútù B4C kù sí 1950℃, èyí tí ó ń mú kí ó wà nínú pápá pádì ìfọmọ́ semiconductor.
Agbara Tuntun ati Idaabobo Ayika: Awọn nozzles Boron carbide n fa igbesi aye awọn ohun elo fifọ iyanrin ti o ni titẹ giga lati oṣu mẹta si ọdun meji, eyi ti o dinku awọn idiyele itọju nipasẹ 80%. Lilo wọn ninu agbara iparun, awọn sẹẹli oorun, ati awọn aaye miiran tun n pọ si ni iyara.
2. Ìwọ̀n Ọjà àti Èrè Ìlànà
A ṣe àkíyèsí pé ọjà boron carbide kárí ayé yóò dàgbàsókè láti $180 mílíọ̀nù ní ọdún 2025 sí $320 mílíọ̀nù ní ọdún 2030, èyí tí ó dúró fún CAGR ti 9.5%. Gẹ́gẹ́ bí olùpèsè tó tóbi jùlọ ní àgbáyé, China ń gba ipò àkọ́kọ́ nínú iṣẹ́ náà nípasẹ̀ ìtìlẹ́yìn ìlànà àti àwọn àṣeyọrí ìmọ̀ ẹ̀rọ.
Ìmọ̀ ẹ̀rọ Spark plasma Sintering (SPCS) ló ń darí àwọn ohun èlò boron carbide láti yàrá ìwádìí sí ìdàgbàsókè ilé iṣẹ́. Iṣẹ́ rẹ̀ tó ga jùlọ nínú líle, ìdúróṣinṣin ooru, àti fífa neutron mú kí ó ní àwọn ọ̀nà ìdènà fún ààbò, agbára, àti ẹ̀rọ itanna. Pẹ̀lú ìlọsíwájú ìmọ̀ ẹ̀rọ àti ìtìlẹ́yìn ìlànà, boron carbide, “dáyámọ́ńdì dúdú” yìí, dájúdájú yóò tàn nínú àwọn ohun èlò tó pọ̀ sí i, yóò sì di ọ̀kan lára àwọn ohun èlò pàtàkì tó ń darí ìlọsíwájú ìmọ̀ ẹ̀rọ ènìyàn.