आधुनिक औद्योगिक प्रौद्योगिकी के तेजी से विकास के साथ, सिरेमिक मैट्रिक्स कंपोजिट की निर्माण तकनीक वैश्विक अनुसंधान रुचि का एक प्रमुख क्षेत्र बन गई है। कई सिरेमिक मैट्रिक्स कंपोजिट के बीच, सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) ने अपने उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों, कम घनत्व, संक्षारण प्रतिरोध, मजबूत ऑक्सीकरण प्रतिरोध, अच्छे रासायनिक और थर्मल स्थिरता और उत्कृष्ट घर्षण और पहनने के प्रदर्शन के कारण हाल के दशकों में निरंतर ध्यान आकर्षित किया है, जिससे यह एक अत्यधिक आशाजनक नई सामग्री बन गई है। इसके अनुप्रयोग परिदृश्यों में वाणिज्यिक और सैन्य प्रणालियों में उच्च शक्ति वाले माइक्रोवेव उपकरण, एलईडी और एमओएसएफईटी जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरण, ऑटोमोटिव और एयरोस्पेस क्षेत्रों में ऑप्टिकल उपकरण, कठोर वातावरण के लिए माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम (एमईएमएस) सेंसर, आंतरिक दहन इंजन और भट्टियों के लिए गैस और रासायनिक सेंसर, साथ ही ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स में फोटोइलेक्ट्रिक सेंसर शामिल हैं, जो व्यापक अनुप्रयोग संभावनाओं को प्रदर्शित करते हैं।
Si-SiC कंपोजिट
Si{0}}SiC कंपोजिट मुख्य रूप से प्रतिक्रिया सिंटरिंग द्वारा तैयार किए जाते हैं: SiC पाउडर और ग्रेफाइट पाउडर को एक विशिष्ट अनुपात में मिश्रित किया जाता है और एक हरे शरीर में दबाया जाता है, फिर वैक्यूम के तहत 1410 डिग्री से ऊपर के तापमान पर पिघले या गैसीय सिलिकॉन के साथ घुसपैठ किया जाता है, जिससे Si को ग्रेफाइट के साथ प्रतिक्रिया करने की अनुमति मिलती है, अंततः एक घने SiC{2}} आधारित सिरेमिक कंपोजिट बनता है। यह सामग्री न केवल SiC की उत्कृष्ट विशेषताओं को प्राप्त करती है, बल्कि सरल प्रसंस्करण, कम सिंटरिंग तापमान, नियंत्रणीय लागत और अन्य गठन प्रक्रियाओं के साथ संयोजन के लिए लचीलेपन के साथ-साथ कम घनत्व, उच्च यांत्रिक शक्ति, उत्कृष्ट थर्मल चालकता और थर्मल विस्तार के बेहद कम गुणांक जैसे फायदे भी प्रदान करती है। परिणामस्वरूप, यह कई क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
हालाँकि, कम फ्रैक्चर कठोरता प्रतिक्रिया {{0} बंधित Si {{1} SiC कंपोजिट की एक गंभीर कमजोरी है, जो अधिक मांग वाले परिदृश्यों में उनके आवेदन को गंभीर रूप से सीमित कर देती है। इस कमी को दूर करने के लिए, वर्तमान शोध मुख्य रूप से दो अनुकूलन दृष्टिकोण अपनाता है: एक है प्रक्रिया में सुधार के माध्यम से सामग्री के अंदर मुक्त सी सामग्री को कम करना, संरचना नियंत्रण के परिप्रेक्ष्य से यांत्रिक गुणों को बढ़ाना; दूसरा, सामग्री प्रणाली में एक सुदृढ़ीकरण चरण शुरू करना है, संरचनात्मक अनुकूलन के माध्यम से फ्रैक्चर कठोरता में सुधार करना है, जिससे Si -SiC कंपोजिट के आगे प्रचार की नींव रखी जा सके।
SiC-SiCf कंपोजिट
SiC-SiCf कंपोजिट SiC{1} आधारित सिरेमिक कंपोजिट में सबसे अच्छे हैं, जो उच्च {{2}तापमान प्रतिरोध, उच्च विशिष्ट शक्ति और उच्च विशिष्ट मापांक का संयोजन करते हैं, जबकि धातुओं के समान स्यूडोप्लास्टिक व्यवहार और कम पायदान संवेदनशीलता का प्रदर्शन करते हैं। वे धीरे-धीरे एयरो इंजनों के प्रमुख गर्म {{4}सेक्शन घटकों और सुपरसोनिक विमान के थर्मल संरचनात्मक घटकों के लिए पसंदीदा सामग्री बन गए हैं, जो एयरोस्पेस जैसे उच्च अंत उपकरणों में एक अपूरणीय स्थान रखते हैं। इन कंपोजिट में एक जटिल मल्टीस्केल पदानुक्रमित संरचना होती है, जो विभिन्न विशिष्ट पैमानों पर अलग-अलग फ्रैक्चर तंत्रों के साथ-साथ क्रॉस - स्केल युग्मित विफलता विशेषताओं को जन्म देती है, जो सटीक प्रदर्शन नियंत्रण के लिए चुनौतियां और अवसर दोनों लाती है।
गहन अनुसंधान के माध्यम से, वैज्ञानिकों ने स्थूल यांत्रिक दृष्टिकोण से, आंतरिक घटक गुणों (जैसे फाइबर, मैट्रिक्स और इंटरफ़ेस) और SiC के यांत्रिक व्यवहार के बीच संबंध को सफलतापूर्वक स्थापित किया है। तैयारी तकनीकों के संदर्भ में, वर्तमान मुख्यधारा के तरीकों में अग्रदूत घुसपैठ और पायरोलिसिस (पीआईपी), रासायनिक वाष्प घुसपैठ (सीवीआई) / रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी), प्रतिक्रियाशील पिघल घुसपैठ (आरएमआई), गर्म दबाव (एचपी), आदि शामिल हैं। इनमें से, सीवीआई और पीआईपी पारंपरिक और सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली तकनीकें हैं। सीवीआई एक झरझरा माध्यम के अंदर उच्च तापमान पर पूर्ववर्ती गैसीय यौगिकों के अपघटन, पॉलीकंडेंसेशन और जमाव के माध्यम से घनत्व प्राप्त करता है, जिसमें गैस प्रसार, सोखना, सतह प्रतिक्रिया और गैस अवशोषण जैसे प्रमुख चरण शामिल होते हैं; जबकि पीआईपी सामग्री के अंदर बड़े छिद्रों को भरने में अधिक कुशल है।
वास्तविक उत्पादन में, एकल प्रक्रिया की सीमाओं को ध्यान में रखते हुए, एक संयुक्त सीवीआई/पीआईपी प्रक्रिया को अक्सर नियोजित किया जाता है। यह संयोजन पीआईपी के तरल चरण घुसपैठ की उच्च दक्षता के साथ सीवीआई के निरंतर गैस चरण जमाव के लाभों को एकीकृत करता है, जिससे SiC {{3} SiCf कंपोजिट के तेजी से घनत्व को सक्षम किया जाता है, उत्पादन दक्षता और सामग्री प्रदर्शन में प्रभावी ढंग से सुधार होता है, इस प्रकार उच्च अंत क्षेत्रों में उनके बड़े पैमाने पर आवेदन के लिए तकनीकी सहायता प्रदान की जाती है।
सारांश
संक्षेप में, सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक और उनके दो मुख्य प्रकार के कंपोजिट, प्रत्येक अद्वितीय प्रदर्शन लाभ के साथ, आधुनिक उद्योग के कई प्रमुख क्षेत्रों में महान अनुप्रयोग मूल्य प्रदर्शित करते हैं। तैयारी प्रक्रियाओं के निरंतर अनुकूलन और प्रदर्शन अनुसंधान को गहरा करने के साथ, ये सामग्रियां अधिक उच्च अंत परिदृश्यों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाएंगी, संबंधित उद्योगों में तकनीकी उन्नयन और विकास को बढ़ावा देंगी।