বোরন কার্বাইড উপলব্ধ সবচেয়ে কঠিন প্রকৌশল উপকরণ এক; শুধুমাত্র হীরা এবং ঘন বোরন নাইট্রাইড কঠিন. উচ্চ নমন শক্তি সঙ্গে, ভাল জারা প্রতিরোধের, এবং তাপ পরিবাহিতা ব্লাস্ট অগ্রভাগ এবং পাম্প সিলের মতো অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য অনুকূল. বোরন কার্বাইড সিরামিক মেশিন করা ব্যয়বহুল এবং সময়সাপেক্ষ উভয়ই হতে পারে কারণ এর সবুজ বা বিস্কুট অবস্থা প্রায় সিনটারিংয়ের সময় শক্ত সহনশীলতা এবং সঙ্কুচিত হয় না। 20%.
উত্পাদন পদ্ধতি
বোরন কার্বাইড (B4C) মানুষের পরিচিত কঠিনতম উপকরণ এক, হীরা এবং তাপীয় স্থিতিশীলতার সাথে তুলনীয় কঠোরতা রেটিং নিয়ে গর্ব করা. উচ্চ পরিধান প্রতিরোধের যেখানে অ্যাপ্লিকেশন ব্যবহার করা হয়, কম ওজনে শক্তি, বা তাপ স্থিতিশীলতা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, যেমন সামরিক কর্মীদের জন্য ব্যালিস্টিক সিরামিক আর্মার টাইল সুরক্ষা এবং বিস্ফোরকগুলির বিরুদ্ধে যানবাহন, বুলেট, টুকরা বা অন্যান্য প্রজেক্টাইল – এই বৈশিষ্ট্যগুলি B4C একটি অমূল্য উপাদান করে তোলে.
কীভাবে বোরন কার্বাইড সিরামিক তৈরি করবেন? ঐতিহ্যগতভাবে, সম্পূর্ণ ঘন বোরন কার্বাইড অংশগুলি প্রেসিং কৌশল যেমন হট প্রেসিং বা আইসোস্ট্যাটিক প্রেসিং এর পাশাপাশি স্পার্ক প্লাজমা সিন্টারিং ব্যবহার করে তৈরি করা হয়েছে; এই পদ্ধতি, যাইহোক, জ্যামিতিক জটিলতা এবং আকারের সীমাবদ্ধতা সহ বেশ কয়েকটি অপূর্ণতা রয়েছে, যন্ত্রপাতি খরচ প্রয়োজনীয়তা সেইসাথে চাহিদা পোস্ট-sintering প্রক্রিয়া যেমন মেশিনিং হিসাবে.
এখানে বর্ণিত উদ্ভাবনের তাৎপর্য এখানেই নিহিত: এটি একটি বোরন কার্বাইড সিরামিক তৈরির একটি পদ্ধতি নিয়ে উদ্বেগ প্রকাশ করে যা সবুজের সুবিধার সাথে একত্রিত করে, বিস্কুট, বা মেশিনে তৈরি বোরন কার্বাইড সিরামিক সহ আংশিকভাবে সিন্টারযুক্ত বোরন কার্বাইড.
এই পদ্ধতিতে কার্বন ন্যানো ফাইবারগুলির সাথে সমানভাবে বিচ্ছুরিত অবস্থায় একটি নিরাকার বি এবং সি উপাদানযুক্ত মিশ্র কাঁচামাল মেশানো জড়িত।, এবং এসপিএস পদ্ধতি ব্যবহার করে এই মিশ্রণটিকে একযোগে সংশ্লেষণ এবং সিন্টারিং করা. এটি উচ্চ B4C কন্টেন্ট এবং উচ্চতর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য সহ একটি sintered কমপ্যাক্ট উত্পাদন করে; এর গঠন বিভিন্ন কর্মক্ষমতা বৈশিষ্ট্যের জন্য বোরন এবং কার্বনের আপেক্ষিক পারমাণবিক শতাংশ পরিবর্তন করে তৈরি করা যেতে পারে.
বৈশিষ্ট্য
বোরন কার্বাইড B4C একটি ব্যাপকভাবে স্বীকৃত সিরামিক উপাদান, এর কম ঘনত্ব দ্বারা আলাদা, উচ্চ Hugoniot ইলাস্টিক সীমা এবং সুপার উচ্চ কঠোরতা বৈশিষ্ট্য. তবে, এটি দুর্বল ক্ষতি সহনশীলতা এবং শক্তিতে ভুগছে যা অনেক ক্ষেত্রে এর প্রয়োগ সীমিত করে. এই শারীরিক-যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে উন্নত করার জন্য, গবেষকরা বিরল ধাতুর পাশাপাশি বিশুদ্ধ সিলিকন Si এর উপর ভিত্তি করে অক্সাইড সহ বিভিন্ন সিন্টারিং সংযোজন যুক্ত করার চেষ্টা করেছেন [3,6,7] কিন্তু এগুলি সিন্টারিং তাপমাত্রা/চাপ হ্রাস করতে পারে এইভাবে ঘন ঘন উপাদান তৈরি করে এবং কিছু অনন্য বৈশিষ্ট্যকে নেতিবাচকভাবে পরিবর্তন করে যা B4C কে ব্যতিক্রমী করে তোলে!
সম্প্রতি, বিশেষ উপকরণ উন্নত ইলেকট্রনিক একটি প্রয়োজনীয়তা হয়ে উঠেছে, স্থান এবং কম্পিউটার প্রযুক্তি. এগুলির জন্য উচ্চ তাপীয় স্থিতিশীলতার পাশাপাশি ভাল ঘর্ষণ প্রতিরোধের প্রয়োজন – কিছু বোরন কার্বাইড সিরামিক সন্তুষ্ট করতে পারেন.
বোরন কার্বাইড সিরামিক সবচেয়ে কঠিন পরিচিত পদার্থগুলির মধ্যে একটি এবং ব্যতিক্রমী শক্তির গর্ব করে, এটি একটি ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম হিসাবে ব্যবহারের জন্য এবং টাইটানিয়ামের মতো ধাতব ধাতু কাটার জন্য আদর্শ করে তোলে, অ্যালুমিনিয়াম এবং স্টেইনলেস স্টীল. উপরন্তু, এর শক্তি এটিকে বুলেটপ্রুফ ভেস্ট তৈরির জন্য ব্যবহার করার অনুমতি দিয়েছে কারণ এটি বৃহত্তর প্রভাব প্রতিরোধের সাথে ইস্পাত বর্মের চেয়ে হালকা; অ্যালুমিনিয়ামের চেয়ে বেশি তাপ-প্রতিরোধী কারণ এটি তাপমাত্রা সহ্য করতে পারে 1,800 ডিগ্রী সেলসিয়াস বর্ধিত সময়ের জন্য গলে না, এই উপাদানটিকে সামরিক অ্যাপ্লিকেশনে অমূল্য করে তোলে এবং অত্যন্ত স্থিতিস্থাপক সিরামিক সংস্করণ যা অ্যালুমিনিয়ামের চেয়ে প্রচুর পরিমাণে চাপ সহ্য করে একা পরিচালনা করতে পারে! সবশেষে বোরন কার্বাইড সিরামিকগুলি অত্যন্ত স্থায়িত্ব এবং স্ট্রেস প্রতিরোধের অফার করে এবং তাদের র্যাঙ্কগুলির মধ্যে দুর্দান্ত শক্তি রয়েছে.
অ্যাপ্লিকেশন
বোরন কার্বাইড একটি অত্যন্ত কঠিন, টেকসই উপাদান উচ্চ তাপমাত্রা সহ্য করতে সক্ষম যখন মহান পরিধান প্রতিরোধের অধিকারী. অনেক শিল্প অ্যাপ্লিকেশন যেমন কাটিং ব্যবহার করা হয়, নাকাল, পলিশিং এবং ল্যাপিং অ্যাপ্লিকেশন; উপরন্তু এটি সামরিক সরঞ্জাম এবং যানবাহন যেমন হেলিকপ্টারগুলিতে বর্ম হিসাবে ব্যবহৃত একটি চমৎকার ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম উপাদান তৈরি করে যা নীচের দিক থেকে শেল আঘাত থেকে সুরক্ষা প্রয়োজন।.
এর চরম কঠোরতার কারণে, বোরন কার্বাইড ড্রিল করা অত্যন্ত চ্যালেঞ্জিং হতে পারে – এই উপাদান থেকে তৈরি সিরামিক উপাদান দিয়ে কাঠামো তৈরি করার সময় এটি বিশেষ সমস্যা উপস্থাপন করে. প্রচলিত মেশিন ড্রিলিং টুল সহজে এটি পশা করতে পারে না; এর পরিবর্তে দক্ষ ড্রিলিং অপারেশনের জন্য বিশেষায়িত ডায়মন্ড ড্রিল ব্যবহার করার প্রয়োজন হতে পারে.
এই সমস্যা সমাধানের জন্য একটি পদ্ধতিতে বোরন কার্বাইড সিরামিকের মাধ্যমে গর্ত ড্রিল করার জন্য একটি টাংস্টেন কার্বাইড সন্নিবেশ ব্যবহার করা জড়িত।. দুর্ভাগ্যবশত, এই পদ্ধতিটি অদক্ষ এবং সময়সাপেক্ষ উভয়ই; এইভাবে অন্য কোনো উপায় খুঁজে বের করা বাঞ্ছনীয় হবে যা অভ্যন্তরীণ অংশে প্রবেশাধিকার দিতে পারে প্রতিবার যখন একটি সন্নিবেশ প্রতিস্থাপনের প্রয়োজন হয় তখন কাঠামোর এই উপাদানটিকে পরিবর্তন বা অপসারণ এবং প্রতিস্থাপনের প্রয়োজন ছাড়াই।.
এই আবিষ্কারটি কার্বন ন্যানো ফাইবার ধারণ করে বোরন কার্বাইড সিরামিকের একটি সিন্টারযুক্ত কমপ্যাক্ট উত্পাদন করার একটি পদ্ধতি বর্ণনা করে (সিএনএফ) এর পৃষ্ঠ জুড়ে সমানভাবে বিতরণ করা হয়. সিরামিকটি একই সাথে একটি নিরাকার বি এবং সি মিশ্রণকে সংশ্লেষণ এবং সিন্টারিং করে সরাসরি তৈরি করা হয়; ফলাফল দেখায় যে একটি যেমন কম্প্যাক্ট সঙ্গে 15% ভলিউম দ্বারা CNF চমৎকার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য যেমন নমন শক্তি প্রদর্শন করে (710 এমপিএ), ভিকারস কঠোরতা (364 জিপিএ), এবং ফ্র্যাকচার শক্ততা KIC (7.6 MPa*m1/2).
সুবিধা
বোরন কার্বাইড একটি অত্যন্ত শক্ত উপাদান যা বিভিন্ন আকারে গঠিত হতে পারে. এটি উচ্চতর পরিধান প্রতিরোধের এবং তাপমাত্রা প্রতিরোধের boasts, এবং এমনকি ধাতু এবং অন্যান্য উপকরণ কাটা জল জেট কাটার একটি ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে. বোরন কার্বাইড পারমাণবিক বিদ্যুৎকেন্দ্রে কন্ট্রোল রড উপাদান হিসেবেও ব্যবহার পাওয়া গেছে কারণ এর তাপশক্তি নিউট্রন শোষণ করার ক্ষমতার পাশাপাশি নাইট্রিক অ্যাসিডের সাথে অদ্রবণীয় এবং গরম হাইড্রোজেন ফ্লোরাইড পরিবেশ দ্বারা প্রভাবিত হয় না।.
বোরন কার্বাইড সিরামিক বিভিন্ন প্রক্রিয়া ব্যবহার করে উত্পাদন করা যেতে পারে, উচ্চ তাপমাত্রায় চাপহীন সিন্টারিং সহ (সাধারণত স্পার্ক প্লাজমা সিন্টারিং হিসাবে উল্লেখ করা হয়; এসপিএস). এসপিএস পাউডারগুলি কার্বন ন্যানোফাইবারের সাথে মিশ্রিত হয় এবং স্পন্দিত ডাইরেক্ট কারেন্ট ইলেকট্রিক হিটিং ব্যবহার করে ঘন আকারে সিন্টার করা হয়; এটি উচ্চ তিন-পয়েন্ট নমন শক্তি এবং ঘর্ষণ প্রতিরোধের সিরামিক উত্পাদন করে যা সিরামিক বোরন কার্বাইড উপাদানের টেকসই তিন-পয়েন্ট নমনযোগ্য টুকরা তৈরি করে.