Mai zafi fiye da RBSiC, mai ƙarfi fiye da tsofaffin bulo: Jagora mai amfani kan Silicon Carbide da aka haɗa da nitride

Karfe-karbaiyd na siliki da aka haɗa da nitraidi ba ya samun kulawa iri ɗaya da SiC da aka haɗa ta hanyar amsawa ko SiC da aka sinter. Wannan ba matsala. Yana aiki wajen ɗaukar keken murhu, shimfiɗa bangon ƙwayoyin aluminium, da jure gogayya da bulo da aka haɗa da oksidi ba zai iya jurewa ba. Na shafe isasshen lokaci tare da NSiC — wanda ake kuma rubuta shi NBSiC ko nitride-bonded SiC — don in faɗi a fili: ba sigar arha ce ta SiC mai cike ba. Wani kayan ne daban da ke da aiki daban.

Hanyar yin sa a kan takarda tana da sauƙi. Ana ɗaukar ƙwayoyin silicon carbide, a ƙara ƙarfen silicon, a yi siffa, sannan a gasa shi a cikin nitrogen. Silicon ɗin zai koma silicon nitride, kuma wannan nitride ɗin zai zama man haɗi da ke riƙe ƙwayoyin SiC tare. Yawanci abubuwan da ake samu suna da kusan kashi 70–80% SiC da kashi 20–30% Si₃N₄. Ragowar girma yayin yin nitriding ƙanana ce, shi ya sa za a iya yin manyan faranti, bulo, da siffofi masu wahala ba tare da matsalar karkacewa kamar yadda ake gani a wasu kayan yumbu ba.

Abin da kake samu a cikin ɓangaren da aka kammala

Yawanci ƙarfin nauyi yana tsakanin 2.6–2.8 g/cm³. Buɗaɗɗen ramuka a kan matakan da aka saba amfani da su sau da yawa yana kusan 12–17%. Wannan ramuka ne abu na farko da mutane ke kuskure fahimta. Ba lahani ba ne ta atomatik. Shi ne dalilin da ya sa kayan ke iya jure bugun zafi wanda zai fashe abu mai cike gaba ɗaya, kuma shi ne dalilin da ya sa yake da sauƙi fiye da SiC da aka haɗa ta hanyar amsawa a cikin keken murhu. Wasu sabbin nau'uka ana sake gasa su ko ana tsara su don rufe ramukan saman da fatar silica. Waɗannan suna aiki kamar kayan hana wuta da aka rufe fiye da sponj.

Ƙarfin sa ya fi ƙasa fiye da na SiSiC mai cunkoso. A yanayin zazzabi na ɗaki, ƙimar fashewar (modulus of rupture) na nau'ikan kilin na gama gari da na watsawa na iya kaiwa cikin dubban MPa, ba MPa 250 da ake ji game da sandunan da aka haɗa ta hanyar amsawa ba. Abin amfani shi ne abin da ke faruwa a yanayin zafi. Silicon carbide da aka haɗa da nitride na riƙe ƙarfin ɗaukar nauyi sosai sama da matakin da siliki mai 'yanci a cikin reaction bonded SiC ke fara laushi. Ana yawan ambaton aikin a zahiri a tsakanin 1450–1600°C, gwargwadon yanayi, nauyi, da ko ingancin ya kasance ƙaramin jiki na slip-cast ko bulo mai kauri da aka matsa. Idan ka bi lambar talla ba tare da duba aikin ba, za ka har yanzu lanƙwasa faranti.

Gudun watsawar zafi yana da kyau idan aka kwatanta da cordierite ko mullite, kuma gabaɗaya ya fi ƙasa fiye da RBSiC mai cunkoso. Faɗaɗa ƙanƙanta ce. Wannan haɗin, tare da haɗin nitride, shi ne dalilin da ya sa kayan daki ke tsira daga dumama da sanyaya ba tare da samun ƙaramin tsagewa ba a ranar Talata.

A ta fuskar sinadarai, yana da ƙarfi sosai a yawancin yanayin masana'antu. Aluminiyamu mai narkewa da cryolite su ne misali mafi shahara: SiC da aka haɗa da nitride ya zama kayan bango na gefe da aka fi so a cikin ƙwayoyin rage sinadarai saboda carbon yana ƙonewa kuma bulo na oxide bai dawwama. Haka kuma, yana jure gogayya, yawancin tarkace, da iskar datti a cikin siklon fiye da bulo na SiC da laka ta haɗa. Ba shi da rai har abada. Alkalai masu ƙarfi, rashin yin nitridation yadda ya kamata tare da ragowar silicon mai yanci, da rashin kulawa wajen oxidation a fuskar zafi za su ci gaba da lalata shi.

Inda yake ainihin aiki

Kayan ginin murhu kasuwanci ne na kullum. Batts, faranti, setters, sanduna, da sandunan giciye a cikin kayan wanka, kayan tebur, faranti na lantarki, da keramiki na fasaha. Idan aka kwatanta da cordierite, za ka samu zafin jiki mafi girma, ɗaukar nauyi mafi kyau, sassa masu siriri, da ƙarancin nauyin maras amfani a cikin murhu. Wannan kalmar ƙarshe ba waƙa ba ce. Rage nauyin kayan ginin murhu yana nufin samar da kayayyaki da yawa da kuma amfani da ƙarancin mai a kowane zagaye.

Aluminiyamu shi ne babban gidan na biyu. Bulo-bulo na bango a layukan tukunyar nika suna buƙatar gudanar da zafi, ƙarfin injiniya, da juriya ga sinadaran ruwan wanka. NSiC yana yin wannan aikin a farashi da masana'antu za su iya jurewa. Sashin ƙasan bututun fitar hayaki na tanda mai fashewa, wuraren lalacewa na mayar da sharar zuwa makamashi, da murfin cyclone a hakar ma'adinai ko samar da wutar lantarki suna amfani da wannan ka'ida: ƙwayoyin SiC masu tauri, haɗi da zai jure zafi, da siffa da za a iya girka a matsayin bulo ko a matsayin sashi da aka zuba.

Sassan da ke lalacewa da amfani ma suna bayyana — tayaloli, bututun feshi, sassan famfo — idan muhalli yana da zafi kuma mai gogayya, amma ba ka buƙatar kusan babu ramuka na reaction bonded SiC. Idan slurry ɗin sanyi ne kuma abokin gaba ɗaya shi ne gogayya ta zamewa, layin SiSiC mai cunkoso yawanci yafi ɗorewa. Idan abokin gaba shi ne zafi tare da gogayya da sauyin zafi, NSiC yana fara bayyana a matsayin zaɓi mai kyau.

Yadda ake kwatanta shi idan wani ya tambaya “me ya sa ba a yi amfani da RBSiC kawai ba?”

Silicon carbide da aka haɗa ta hanyar amsa sinadarai (reaction bonded) ya fi cunkoso, ƙarfi, kuma haɗe sosai. Yana samar da kyawawan sanduna, gungurawa, da sassan sawa masu daidaito a ƙasa da kimanin 1350–1380°C. A sama da haka, siliki mai 'yanci shi ne mai mulki. NSiC ba shi da wannan tafkin ƙarfe a cikin ƙananan tsarin gine-gine, don haka yana ci gaba da aiki a zafi mafi girma. Hakanan shi ne zaɓi mai amfani don manyan siffofin da ke jure zafi inda shigar siliki cikin babban bulo ba shine manufar ba.

SiC da aka sake kristalization yana jure zafi sosai kuma yana kasancewa mai tsabta a wasu yanayin murhu, amma yana da ramuka da yawa kuma galibi ba shi da ƙarfi. SiC da aka haɗa da oxide ya fi rahusa amma yana rasa ƙarfin zafi da juriya ga girgiza. SiC da aka sinter shi shi ne ɗan'uwa mai cunkoso kuma ana ƙididdige farashinsa yadda ya dace. NSiC yana cikin rukunin da masana'antu ke buƙatar aikin SiC a manyan yanka ba tare da sayen keramiki na dakin gwaje-gwaje ba.

Menene ke kasa a filin?

Nitriding da bai kammala ba shine mai kashewa a hankali. Bulo na iya bayyana da kyau a waje amma ya ɓoye ragowar silicon ko tsakiyar da ba ta da ƙarfi. A cikin sel na aluminium, hakan na haifar da tsatsa da wuri. A farantin murhu, hakan na zama oxidation da ke sa saman ya zama foda kuma ya rage ƙarfi. Danshi a cikin jiki mai ramuka, sai a yi masa gasa da sauri, wani misali ne na gargajiya. Tururi ba ya damu da jadawalin samarwarku.

Mutane kuma suna matsa tunani mai yawa game da zafin jiki fiye da kima a kan matakin mai ramuka. NSiC ba bututun rufewa ba ne. Idan iska na iya shiga ciki, lalacewar ƙarfe ta hanyar iskar oxygen da sinadaran danshi suna da mahimmanci. Kuma idan aikace-aikacen shine slurry mai saurin gudu a zafin jiki mai matsakaici, watakila ka sayi inshorar bugun zafi da ba ka buƙata.

Yadda za a yi ƙayyadewa kamar kana nufi da gaske

Kada ka aika da “SiC brick” ka yi fatan zai yi aiki. Ka kira shi nitride bonded. Ka bayar da kololuwar zafi, yanayi, nauyi, lokacin zagaye, da sinadarai — wanka na aluminium, tururin alkali, toka mai tashi, zubewar glaze, duk abin da ke taɓa ɓangaren. Nemi ƙarfin nauyi, porosity na bayyane, modulus na fashewa a zafi, da siliki mai yanci da ya rage. Don kayan ginin murhu, tambayi ko an yi shi ne ta slip-cast mai ƙwayoyin ƙanana ko an matsa shi mai ƙwayoyin manya. Waɗannan kayayyaki biyu ba sa lalacewa ko watsawa zafi iri ɗaya.

Sic da nitride aka haɗa shi ne kayan da kake amfani da shi lokacin da kayan oxide suka gaji, SiC da aka haɗa ta hanyar amsa sinadarai yana da iyaka ga zafin jiki ko kuma yana da tsada sosai a manyan sassa, kuma dole ne masana'anta ta ci gaba da aiki. Ba abin jan hankali bane. Shi ne farantin da ke fitowa daga tanda a daidai, bango na gefe da ba ya lankwasawa, da kuma rufin ciki da ke nan har bayan aikin ƙarshe. Zaɓi darajar da ta dace da aikin, kuma za ta kasance haka.