Sapphire යනු අධික ද්රවාංක උෂ්ණත්වයක් සහිත දැඩි, ඇඳීමට ඔරොත්තු දෙන සහ ශක්තිමත් ද්රව්යයකි, එය රසායනිකව පුලුල්ව නිෂ්ක්රිය වන අතර එය සිත් ඇදගන්නා දෘශ්ය ලක්ෂණ පෙන්නුම් කරයි. එබැවින්, ප්‍රධාන කර්මාන්ත ක්ෂේත්‍ර දෘෂ්ටි විද්‍යාව සහ ඉලෙක්ට්‍රොනික විද්‍යාව වන බොහෝ තාක්ෂණික යෙදුම් සඳහා නිල් මැණික් භාවිතා වේ. අද වන විට කාර්මික නිල් මැණික්වල විශාලතම කොටස LED සහ අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදනය සඳහා උපස්ථරයක් ලෙස භාවිතා කරයි, පසුව ඔරලෝසු, ජංගම දුරකථන කොටස් හෝ තීරු කේත ස්කෑනර් සඳහා ජනේල ලෙස භාවිතා කරයි, උදාහරණ කිහිපයක් නම් කිරීමට [1]. අද, නිල් මැණික් තනි ස්ඵටික වර්ධනය කිරීමට විවිධ ක්රම තිබේ, හොඳ දළ විශ්ලේෂණයක් සොයා ගත හැක උදා: [1, 2]. කෙසේ වෙතත්, වර්ධනය වන ක්‍රම තුන Kyropoulos process (KY), තාප හුවමාරු ක්‍රමය (HEM) සහ දාර නිර්වචනය කළ චිත්‍රපට පෝෂණය (EFG) ලොව පුරා නිල් මැණික් නිෂ්පාදන ධාරිතාවයෙන් 90% කට වඩා වැඩි ප්‍රමාණයක් සඳහා දායක වේ.

කෘතිමව නිපදවන ලද ස්ඵටිකයක් සඳහා පළමු උත්සාහය කුඩා රූබි තනි ස්ඵටික සඳහා 1877 දී සිදු කර ඇත [2]. පහසුවෙන්ම 1926 දී Kyropoulos ක්රියාවලිය සොයා ගන්නා ලදී. එය රික්තකයේ ක්‍රියාත්මක වන අතර ඉතා උසස් තත්ත්වයේ විශාල සිලින්ඩරාකාර හැඩැති බෝල් නිපදවීමට ඉඩ සලසයි. තවත් සිත් ඇදගන්නාසුළු නිල් මැණික් වැඩීමේ ක්‍රමයක් වන්නේ දාර-නිර්වචනය කරන ලද චිත්‍රපට පෝෂණය කරන ලද වර්ධනයයි. EFG තාක්‍ෂණය පදනම් වී ඇත්තේ කේශනාලිකා නාලිකාවක් මත වන අතර එය දියර උණු කිරීමකින් පුරවා ඇති අතර දඬු, නල හෝ තහඩු (රිබන් ලෙසද හැඳින්වේ) වැනි හැඩැති නිල් මැණික් ස්ඵටික වර්ධනය කිරීමට ඉඩ සලසයි. මෙම ක්‍රමවලට ප්‍රතිවිරුද්ධව, 1960 ගණන්වල අගභාගයේ උපත ලද තාප හුවමාරු ක්‍රමය, පතුලේ සිට නිර්වචනය කරන ලද තාප නිස්සාරණය මගින් කරකැවෙන කරකැවිල්ලක හැඩයෙන් යුත් විශාල නිල් මැණික් බෝල් වැඩීමට ඉඩ සලසයි. වැඩෙන ක්‍රියාවලිය අවසානයේ නිල් මැණික් කටුවෙහි ඇලී ඇති බැවින්, සිසිල් කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී බෝල් ඉරිතලා යා හැකි අතර කෲසය භාවිතා කළ හැක්කේ එක් වරක් පමණි.
මෙම නිල් මැණික් ස්ඵටික වර්ධනය වන තාක්‍ෂණයන්ගෙන් ඕනෑම එකක් පොදුවේ ඇති මූලික සංරචක - විශේෂයෙන් කෲසිබල් - අධි-උෂ්ණත්ව පරාවර්තක ලෝහ අවශ්‍ය වේ. වර්ධනය වන ක්‍රමය මත පදනම්ව, කූරු මොලිබ්ඩිනම් හෝ ටංස්ටන් වලින් සාදා ඇත, නමුත් ලෝහ ප්‍රතිරෝධක හීටර්, ඩයි-පැක් සහ උණුසුම් කලාප ආවරණ සඳහා ද බහුලව භාවිතා වේ [1]. කෙසේ වෙතත්, මෙම ක්‍රියාවලීන්හි තද කළ-සින්ටර් කරන ලද ක්‍රුසිබල් භාවිතා කරන බැවින් මෙම ලිපියෙන් අපි KY සහ EFG සම්බන්ධ මාතෘකා කෙරෙහි අපගේ සාකච්ඡාව යොමු කරමු.
මෙම වාර්තාවෙන් අපි molybdenum (Mo), ටංස්ටන් (W) සහ එහි මිශ්‍ර ලෝහ (MoW) වැනි පීඩන ලද-සින්ටර් කරන ලද ද්‍රව්‍යවල මතුපිට සමීකරණය පිළිබඳ ද්‍රව්‍ය ගුනාංගීකරන අධ්‍යයන සහ විමර්ශන ඉදිරිපත් කරමු. පළමු කොටසේදී අපගේ අවධානය යොමු වන්නේ අධි-උෂ්ණත්ව යාන්ත්‍රික දත්ත සහ කැඩෙන සුළු සංක්‍රාන්ති උෂ්ණත්වය වෙතය. යාන්ත්‍රික ගුණාංගවලට අනුපූරකව අපි තාප භෞතික ගුණ, එනම් තාප ප්‍රසාරණ සංගුණකය සහ තාප සන්නායකතාවය අධ්‍යයනය කර ඇත. දෙවන කොටසේදී අපි ඇලුමිනා උණු කිරීමකින් පුරවන ලද කෘෂිවල ප්‍රතිරෝධය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා විශේෂයෙන් මතුපිට සමීකරණ තාක්‍ෂණයක් පිළිබඳ අධ්‍යයනයන් ඉදිරිපත් කරමු. තුන්වන කොටසෙහි අපි 2100 ° C දී පරාවර්තක ලෝහ මත ද්රව ඇලුමිනාවල තෙත් කෝණවල මිනුම් පිළිබඳව වාර්තා කරමු. අපි Mo, W සහ MoW25 මිශ්‍ර ලෝහ (75 wt.% molybdenum, 25 wt.% ටංස්ටන්) මත දියවන-බිංදු අත්හදා බැලීම් සිදු කළ අතර විවිධ වායුගෝලීය තත්ත්වයන් මත යැපීම් අධ්‍යයනය කළෙමු. අපගේ විමර්ශනවල ප්‍රතිඵලයක් වශයෙන්, නිල් මැණික් වර්ධන තාක්ෂණයන්හි සිත්ගන්නා ද්‍රව්‍යයක් ලෙස සහ පිරිසිදු molybdenum සහ ටංස්ටන් සඳහා විභව විකල්පයක් ලෙස අපි MoW යෝජනා කරමු.
ඉහළ උෂ්ණත්ව යාන්ත්රික සහ තාප භෞතික ගුණාංග
නිල් මැණික් ස්ඵටික වර්ධන ක්‍රම KY සහ EFG ලෝකයේ නිල් මැණික් ප්‍රමාණයෙන් 85% කට වඩා වැඩි ප්‍රමාණයකට පහසුවෙන් සේවය කරයි. මෙම ක්‍රම දෙකේදීම, දියර ඇලුමිනා, සාමාන්‍යයෙන් KY ක්‍රියාවලිය සඳහා ටංස්ටන් වලින් සාදන ලද සහ EFG ක්‍රියාවලිය සඳහා molybdenum වලින් සාදන ලද පීඩිත-සින්ටර් කරන ලද කෲසිබල්වල තබා ඇත. මෙම වර්ධනය වන ක්‍රියාවලීන් සඳහා Crucibles තීරණාත්මක පද්ධති කොටස් වේ. KY ක්‍රියාවලියේදී ටංස්ටන් ක්‍රුසිබල්වල පිරිවැය අඩු කිරීමට මෙන්ම EFG ක්‍රියාවලියේදී molybdenum crucibles වල ආයු කාලය වැඩි කිරීමේ අදහස ඉලක්ක කරගනිමින්, අපි MoW මිශ්‍ර ලෝහ දෙකක් නිෂ්පාදනය කර පරීක්ෂා කළෙමු, එනම් 70 wt.% Mo සහ 30 wt අඩංගු MoW30. 50 wt.% Mo සහ W බැගින් අඩංගු % W සහ MoW50.
සියලුම ද්‍රව්‍ය ගුනාංගීකරන අධ්‍යයනයන් සඳහා අපි Mo, MoW30, MoW50 සහ W හි පීඩන ලද-සින්ටර් කරන ලද ඉන්ගෝට් නිෂ්පාදනය කළෙමු. වගුව I මඟින් ආරම්භක ද්‍රව්‍ය තත්ත්වයන්ට අනුරූප වන ඝනත්වය සහ සාමාන්‍ය ධාන්ය ප්‍රමාණ පෙන්වයි.

වගුව I: යාන්ත්‍රික සහ තාප භෞතික ගුණ පිළිබඳ මිනුම් සඳහා භාවිතා කරන ලද පීඩන-සින්ටර් කරන ලද ද්‍රව්‍යවල සාරාංශය. ද්රව්යවල ආරම්භක ප්රාන්තවල ඝනත්වය සහ සාමාන්ය ධාන්ය ප්රමාණය වගුවේ දැක්වේ

කෲසිබල් දිගු කාලීනව ඉහළ උෂ්ණත්වයකට නිරාවරණය වන බැවින්, අපි විශේෂයෙන් 1000 °C සහ 2100 °C අතර ඉහළ උෂ්ණත්ව පරාසයක සවිස්තරාත්මක ආතන්ය පරීක්ෂණ සිදු කළෙමු. රූප සටහන 1 Mo, MoW30, සහ MoW50 සඳහා මෙම ප්‍රතිඵල සාරාංශ කරයි එහිදී 0.2 % අස්වැන්න ශක්තිය (Rp0.2) සහ අස්ථි බිඳීම දක්වා දිගු වීම (A) දක්වා ඇත. සංසන්දනය කිරීම සඳහා, 2100 °C දී තද කළ-සින්ටර් කරන ලද W හි දත්ත ලක්ෂ්‍යයක් දක්වනු ලැබේ.
molybdenum හි කදිම ඝන ද්‍රාව්‍ය ටංස්ටන් සඳහා Rp0.2 පිරිසිදු Mo ද්‍රව්‍යයට සාපේක්ෂව වැඩි වනු ඇතැයි අපේක්ෂා කෙරේ. 1800 °C දක්වා උෂ්ණත්වයන් සඳහා MoW මිශ්‍ර ලෝහ දෙකම Mo සඳහා වඩා Rp0.2 අවම වශයෙන් 2 ගුණයකින් වැඩි පෙන්වයි, රූපය 1(a) බලන්න. වැඩි උෂ්ණත්වයන් සඳහා MoW50 පමණක් සැලකිය යුතු ලෙස වැඩිදියුණු කළ Rp0.2 පෙන්වයි. Presed-sintered W 2100 °C දී ඉහළම Rp0.2 පෙන්වයි. රූප සටහන 1(b) හි පෙන්වා ඇති පරිදි ආතන්ය පරීක්ෂණ මගින් A ද අනාවරණය වේ. MoW මිශ්‍ර ලෝහ දෙකම සාමාන්‍යයෙන් Mo හි අගයෙන් අඩක් වන අස්ථි බිඳීම් අගයන්ට ඉතා සමාන දිගු වීමක් පෙන්නුම් කරයි. 2100 °C දී සාපේක්ෂ වශයෙන් ඉහළ A ටංස්ටන් Mo හා සසඳන විට එහි වඩා සියුම් ව්‍යුහය නිසා ඇති විය යුතුය.
පීඩිත-සින්ටර් කරන ලද molybdenum ටංස්ටන් මිශ්‍ර ලෝහවල ducttile to brittle transition උෂ්ණත්වය (DBTT) තීරණය කිරීම සඳහා, නැමීමේ කෝණය පිළිබඳ මිනුම් ද විවිධ පරීක්ෂණ උෂ්ණත්වවලදී සිදු කරන ලදී. ප්රතිඵල රූප සටහන 2 හි පෙන්වා ඇත. ටංස්ටන් අන්තර්ගතය වැඩි වීමත් සමග DBTT වැඩි වේ. Mo හි DBTT සාපේක්ෂ වශයෙන් 250 °C පමණ අඩු වන අතර, MoW30 සහ MoW50 මිශ්‍ර ලෝහ පිළිවෙළින් 450 °C සහ 550 °C DBTT පෙන්නුම් කරයි.

යාන්ත්‍රික ගුනාංගීකරනයට අනුපූරකව අපි තාප භෞතික ගුණාංග ද අධ්‍යයනය කළෙමු. තාප ප්‍රසාරණ සංගුණකය (CTE) මනිනු ලබන්නේ Ø5 mm සහ 25 mm දිග ​​නියැදියක් භාවිතා කරමින් 1600 °C දක්වා උෂ්ණත්ව පරාසයක තෙරපුම් දණ්ඩ dilatometer [3] තුළ ය. CTE මිනුම් රූප සටහන 3 හි නිදර්ශනය කර ඇත. සියලුම ද්‍රව්‍ය වැඩිවන උෂ්ණත්වය සමඟ CTE හි ඉතා සමාන පරායත්තතාවයක් පෙන්වයි. MoW30 සහ MoW50 මිශ්‍ර ලෝහ සඳහා CTE අගයන් Mo සහ W හි අගයන් අතර වේ. පීඩිත-සින්ටර් කරන ලද ද්‍රව්‍යවල අවශේෂ සිදුරු නොපැහැදිලි වන අතර කුඩා තනි සිදුරු සහිත බැවින්, ලබාගත් CTE තහඩු සහ තහඩු වැනි අධික ඝනත්ව ද්‍රව්‍යවලට සමාන වේ. දඬු [4].
ලේසර් ෆ්ලෑෂ් ක්‍රමය [5, 6] භාවිතයෙන් Ø12.7 mm සහ 3.5 mm ඝනකම සහිත නිදර්ශකයේ තාප විසරණය සහ නිශ්චිත තාපය යන දෙකම මැනීම මගින් පීඩිත-සින්ටර් කරන ලද ද්‍රව්‍යවල තාප සන්නායකතාවය ලබා ගන්නා ලදී. පීඩිත-සින්ටර් කරන ලද ද්‍රව්‍ය වැනි සමස්ථානික ද්‍රව්‍ය සඳහා, නිශ්චිත තාපය එකම ක්‍රමයකින් මැනිය හැකිය. 25 °C සහ 1000 °C අතර උෂ්ණත්ව පරාසය තුළ මිනුම් ගනු ලැබේ. තාප සන්නායකතාවය ගණනය කිරීම සඳහා අපි I වගුවේ පෙන්වා ඇති පරිදි ද්රව්ය ඝනත්වයට අමතරව භාවිතා කළ අතර උෂ්ණත්වය ස්වාධීන ඝනත්වය උපකල්පනය කරමු. රූප සටහන 4 මගින් පීඩන-සින්ටර් කරන ලද Mo, MoW30, MoW50 සහ W සඳහා තාප සන්නායකතාවය පෙන්වයි. තාප සන්නායකතාවය

MoW මිශ්‍ර ලෝහ විමර්ශනය කරන ලද සියලුම උෂ්ණත්වයන් සඳහා 100 W/mK ට වඩා අඩු වන අතර පිරිසිදු molybdenum සහ ටංස්ටන් වලට සාපේක්ෂව ඉතා කුඩා වේ. මීට අමතරව, MoW සහ W හි සන්නායකතාව වැඩිවන උෂ්ණත්වය සමඟ අඩු වන අතර MoW මිශ්‍ර ලෝහයේ සන්නායකතාවය වැඩිවන උෂ්ණත්වය සමඟ වැඩිවන අගයන් පෙන්නුම් කරයි.
මෙම වෙනසට හේතුව මෙම කාර්යයේදී විමර්ශනය කර නොමැති අතර ඉදිරි විමර්ශනවල කොටසක් වනු ඇත. ලෝහ සඳහා අඩු උෂ්ණත්වවලදී තාප සන්නායකතාවයේ ආධිපත්‍යය දරන කොටස ෆොනොන් දායකත්වය වන අතර ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී ඉලෙක්ට්‍රෝන වායුව තාප සන්නායකතාවයේ ආධිපත්‍යය දරන බව දන්නා කරුණකි [7]. ද්‍රව්‍යමය අසම්පූර්ණකම් සහ දෝෂ හේතුවෙන් ෆොනෝන් බලපෑමට ලක් වේ. කෙසේ වෙතත්, අඩු උෂ්ණත්ව පරාසයේ තාප සන්නායකතාවය වැඩි වීම MoW මිශ්‍ර ලෝහ සඳහා පමණක් නොව, ඉලෙක්ට්‍රෝන දායකත්වය වැදගත් කාර්යභාරයක් ඉටු කරන ටංස්ටන්-රීනියම් [8] වැනි අනෙකුත් ඝන ද්‍රාවණ ද්‍රව්‍ය සඳහා ද නිරීක්ෂණය කෙරේ.
යාන්ත්‍රික සහ තාප භෞතික ගුණාංග සංසන්දනය කිරීමෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ MoW නිල් මැණික් යෙදීම සඳහා සිත්ගන්නා ද්‍රව්‍යයක් බවයි. 2000 °C ට වැඩි ඉහළ උෂ්ණත්වයන් සඳහා අස්වැන්න ශක්තිය molybdenum සඳහා වඩා වැඩි වන අතර කෲසිබල් වල දිගු ආයු කාලය ශක්‍ය විය යුතුය. කෙසේ වෙතත්, ද්රව්යය වඩාත් බිඳෙනසුලු වන අතර, යන්ත්රෝපකරණ සහ හැසිරවීම සකස් කළ යුතුය. රූප සටහන 4 හි පෙන්වා ඇති පරිදි පීඩන ලද-සින්ටර් කරන ලද MoW හි සැලකිය යුතු ලෙස අඩු වූ තාප සන්නායකතාවය පෙන්නුම් කරන්නේ වැඩෙන උදුනෙහි අනුවර්තනය කරන ලද තාපය සහ සිසිල් කිරීමේ පරාමිතීන් අවශ්‍ය විය හැකි බවයි. විශේෂයෙන් උනුසුම් අවධියේදී, ඇලුමිනා කබොලෙහි උණු කළ යුතු අතර, තාපය එහි අමු පිරවුම් ද්රව්ය වෙත ප්රවාහනය කරනු ලබන්නේ කබොල මගින් පමණි. MoW හි තාප සන්නායකතාවය අඩුවීම සැලකිල්ලට ගත යුතු අතර, කෘෂිකාර්මිකයේ අධික තාප ආතතිය වළක්වා ගත යුතුය. MoW මිශ්‍ර ලෝහවල CTE අගයන් පරාසය HEM ස්ඵටික වර්ධන ක්‍රමයේ සන්දර්භය තුළ සිත්ගන්නා සුළුය. යොමුවේ [9] සාකච්ඡා කර ඇති පරිදි Mo හි CTE මගින් සිසිලන අවධියේදී නිල් මැණික් ගැටීමට හේතු වේ. එබැවින්, MoW මිශ්‍ර ලෝහයේ අඩු වූ CTE HEM ක්‍රියාවලිය සඳහා නැවත භාවිතා කළ හැකි කරකැවෙන කෲසිබල් සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා යතුර විය හැකිය.
පීඩන ලද-සින්ටර් කරන ලද පරාවර්තක ලෝහවල මතුපිට සමීකරණය
හැඳින්වීමේදී සාකච්ඡා කර ඇති පරිදි, නිල් මැණික් ස්ඵටික වර්ධන ක්‍රියාවලීන්හිදී ඇලුමිනා රත් කිරීමට සහ 2050 °C ට වඩා තරමක් උණුවීමට තබා ගැනීමට තද කළ-සින්ටර් කරන ලද කෲසිබල් භාවිතා කරයි. අවසාන නිල් මැණික් ස්ඵටිකයේ ගුණාත්මක භාවය සඳහා එක් වැදගත් අවශ්‍යතාවයක් වන්නේ දියවන අපද්‍රව්‍ය සහ වායු බුබුලු හැකිතාක් අඩුවෙන් තබා ගැනීමයි. පීඩිත-සින්ටර් කරන ලද කොටස්වල අවශේෂ සිදුරු ඇති අතර සියුම් ව්‍යුහයක් පෙන්වයි. සංවෘත සිදුරු සහිත මෙම සියුම් ව්‍යුහය විශේෂයෙන් ඔක්සිකාරක දියවීමෙන් ලෝහයේ වැඩි දියුණු කළ විඛාදනයට බිඳෙන සුළුය. නිල් මැණික් ස්ඵටික සඳහා තවත් ගැටළුවක් වන්නේ දියවීම තුළ කුඩා වායු බුබුලුයි. වායු බුබුලු සෑදීම උණු කිරීම සමඟ ස්පර්ශ වන පරාවර්තක කොටසෙහි මතුපිට රළුබව වැඩි වීම මගින් වැඩි දියුණු වේ.

සම්පීඩිත-සින්ටර් කරන ලද ද්‍රව්‍යවල මෙම ගැටළු මඟහරවා ගැනීම සඳහා අපි යාන්ත්‍රික මතුපිට ප්‍රතිකාරයක් භාවිතා කරමු. පීඩිත-සින්ටර් කරන ලද කොටසක නිශ්චිත පීඩනයක් යටතේ සෙරමික් උපාංගයක් මතුපිට ක්‍රියා කරන පීඩන මෙවලමක් සමඟ අපි ක්‍රමය පරීක්ෂා කළෙමු [10]. මෙම මතුපිට සමීකරණයේදී සෙරමික් මෙවලමෙහි ස්පර්ශක පෘෂ්ඨය මත පෘෂ්ඨය මත ඵලදායී පීඩන ආතතිය ප්රතිලෝමව රඳා පවතී. මෙම ප්‍රතිකාරය සමඟින් තද කළ-සින්ටර් කරන ලද ද්‍රව්‍යවල මතුපිටට ඉහළ පීඩන ආතතියක් දේශීයව යෙදිය හැකි අතර ද්‍රව්‍ය මතුපිට ප්ලාස්ටික් ලෙස විකෘති වේ. රූප සටහන 5 හි දැක්වෙන්නේ මෙම තාක්‍ෂණය සමඟ ක්‍රියා කර ඇති පීඩිත-සින්ටර් කරන ලද molybdenum නියැදියක උදාහරණයකි.
රූප සටහන 6 මඟින් මෙවලම් පීඩනය මත ඵලදායී පීඩන ආතතියේ ගුණාත්මකව රඳා පවතී. දත්ත ලබාගෙන ඇත්තේ සම්පීඩිත-සින්ටර් කරන ලද molybdenum හි මෙවලමෙහි ස්ථිතික මුද්‍රණවල මිනුම් වලින්. රේඛාව අපගේ ආකෘතියට අනුව දත්ත වලට ගැලපීම නියෝජනය කරයි.

තැටි ලෙස සකස් කරන ලද විවිධ පීඩිත-සින්ටර් කරන ලද ද්‍රව්‍ය සඳහා මෙවලම් පීඩනයේ ශ්‍රිතයක් ලෙස මතුපිට රළුබව සහ මතුපිට දෘඪතාව මැනීම සඳහා සාරාංශගත කර ඇති විශ්ලේෂණ ප්‍රතිඵල රූප සටහන 7 පෙන්වයි. රූප සටහන 7 (a) හි පෙන්වා ඇති පරිදි, ප්රතිකාරයේ ප්රතිඵලයක් ලෙස පෘෂ්ඨයේ දැඩි වීමක් සිදු වේ. පරීක්ෂා කරන ලද Mo සහ MoW30 ද්‍රව්‍ය දෙකෙහිම දෘඪතාව 150% කින් පමණ වැඩි වේ. ඉහළ මෙවලම් පීඩනය සඳහා දෘඪතාව තවදුරටත් වැඩි නොවේ. රූප සටහන 7(b) පෙන්නුම් කරන්නේ Mo සඳහා 0.1 μm තරම් අඩු Ra සහිත ඉතා සුමට පෘෂ්ඨ විය හැකි බවයි. මෙවලම් පීඩනය වැඩි කිරීම සඳහා Mo හි රළු බව නැවත වැඩි වේ. MoW30 (සහ W) Mo වලට වඩා දෘඩ ද්‍රව්‍ය වන බැවින්, MoW30 සහ W හි ලබා ගන්නා ලද Ra අගයන් සාමාන්‍යයෙන් Mo වලට වඩා 2-3 ගුණයකින් වැඩි වේ. Mo වලට පටහැනිව, W හි මතුපිට රළුබව අඩු වන්නේ ඉහළ මෙවලම් පීඩනය යෙදීමෙන් පරීක්ෂා කළ පරාමිති පරාසය.
අපගේ ස්කෑනිං ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂ (SEM) අධ්‍යයනයන් මගින් මතුපිට රළුබව පිළිබඳ දත්ත තහවුරු කරයි, රූපය 7(b) බලන්න. රූප සටහන 8(a) හි දැක්වෙන පරිදි, විශේෂයෙන් ඉහළ මෙවලම් පීඩනයන් ධාන්ය මතුපිට හානි සහ ක්ෂුද්ර ක්රැක්ක් වලට හේතු විය හැක. ඉතා ඉහළ පෘෂ්ඨීය ආතතියකදී කන්ඩිෂන් කිරීම මතුපිටින් ධාන්ය ඉවත් කිරීමට පවා හේතු විය හැක, රූපය 8(b) බලන්න. ඇතැම් යන්ත්‍රකරණ පරාමිතීන්හි MoW සහ W සඳහාද සමාන බලපෑම් නිරීක්ෂණය කළ හැක.
මතුපිට ධාන්‍ය ව්‍යුහය සහ එහි උෂ්ණත්ව හැසිරීම සම්බන්ධයෙන් මතුපිට සමීකරණ තාක්ෂණයේ බලපෑම අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා, අපි Mo, MoW30 සහ W යන පරීක්ෂණ තැටි තුනෙන් ඇනීලිං සාම්පල සකස් කළෙමු.

සාම්පල 800 °C සිට 2000 °C පරාසයේ විවිධ පරීක්ෂණ උෂ්ණත්වවලදී පැය 2ක් සඳහා ප්‍රතිකාර කරන ලද අතර සැහැල්ලු අන්වීක්ෂ විශ්ලේෂණය සඳහා ක්ෂුද්‍ර කොටස් සකස් කරන ලදී.
රූප සටහන 9 මගින් පීඩන ලද-සින්ටර් කරන ලද molybdenum හි ක්ෂුද්ර කොටස් උදාහරණ පෙන්වයි. ප්රතිකාර කරන ලද පෘෂ්ඨයේ ආරම්භක තත්වය රූප සටහන 9 (a) හි දක්වා ඇත. පෘෂ්ඨය 200 μm පමණ පරාසයක් තුළ පාහේ ඝන තට්ටුවක් පෙන්වයි. මෙම ස්ථරයට පහළින් සින්ටර් කරන සිදුරු සහිත සාමාන්‍ය ද්‍රව්‍ය ව්‍යුහයක් දිස්වේ, අවශේෂ සිදුරු 5% පමණ වේ. මතුපිට ස්ථරය තුළ මනින ලද අවශේෂ සිදුරු 1% ට වඩා අඩුය. රූප සටහන 9(b) 1700 °C දී පැය 2 ක් ඇනීමෙන් පසු ධාන්ය ව්යුහය පෙන්වයි. ඝන පෘෂ්ඨ ස්ථරයේ ඝනකම වැඩි වී ඇති අතර මතුපිට සමීකරණය මගින් වෙනස් නොකළ පරිමාවේ ධාන්ය වලට වඩා ධාන්ය සැලකිය යුතු ලෙස විශාල වේ. ද්‍රව්‍යයේ රිංගා ප්‍රතිරෝධය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා මෙම රළු කැට සහිත අධික ඝන තට්ටුවක් ඵලදායී වනු ඇත.
විවිධ මෙවලම් පීඩන සඳහා ඝනකම සහ ධාන්ය ප්රමාණය සම්බන්ධයෙන් මතුපිට ස්ථරයේ උෂ්ණත්වය රඳා පැවතීම අපි අධ්යයනය කර ඇත. Mo සහ MoW30 සඳහා මතුපිට ස්ථරයේ ඝනකම සඳහා නියෝජන උදාහරණ රූප සටහන 10 පෙන්වයි. රූප සටහන 10(a) හි දැක්වෙන පරිදි ආරම්භක මතුපිට ස්ථරයේ ඝනකම යන්ත්‍රෝපකරණ මෙවලම් සැකසුම මත රඳා පවතී. සෙල්සියස් අංශක 800 ට වැඩි උෂ්නත්වයකදී Mo හි මතුපිට ස්ථරයේ ඝනකම වැඩි වීමට පටන් ගනී. 2000 ° C දී ස්ථරයේ ඝණකම 0.3 සිට 0.7 mm දක්වා අගයන් කරා ළඟා වේ. MoW30 සඳහා පෘෂ්ඨීය ස්ථරයේ ඝනකම වැඩි වීමක් නිරීක්ෂණය කළ හැක්කේ 1500 °C ට වැඩි උෂ්ණත්වයන් සඳහා පමණක් රූප සටහන 10(b) පෙන්වා ඇත. කෙසේ වෙතත්, 2000 °C දී MoW30 ස්ථරයේ ඝනකම Mo වලට බෙහෙවින් සමාන වේ.

මතුපිට ස්ථරයේ ඝණකම විශ්ලේෂණය මෙන්, රූප සටහන 11 Mo සහ MoW30 සඳහා සාමාන්‍ය ධාන්‍ය ප්‍රමාණයේ දත්ත පෙන්වයි, උෂ්ණත්වය උෂ්නත්ව කිරීමේ කාර්යයක් ලෙස මතුපිට ස්ථරයේ මනිනු ලැබේ. සංඛ්‍යා වලින් අනුමාන කළ හැකි පරිදි, ධාන්‍ය ප්‍රමාණය - මිනුම් අවිනිශ්චිතතාවය තුළ - ව්‍යවහාරික පරාමිති සැකසුමෙන් ස්වාධීන වේ. ධාන්ය ප්රමාණයේ වර්ධනය මතුපිට ප්රදේශයේ විරූපණය හේතුවෙන් මතුපිට ස්ථරයේ අසාමාන්ය ධාන්ය වර්ධනයක් පෙන්නුම් කරයි. Molybdenum ධාන්ය 1100 °C ට වැඩි පරීක්ෂණ උෂ්ණත්වවලදී වර්ධනය වන අතර ධාන්ය ප්රමාණය ආරම්භක ධාන්ය ප්රමාණයට සාපේක්ෂව 2000 ° C දී 3 ගුණයකින් වැඩි වේ. මතුපිට සමීකරණය කළ ස්ථරයේ MoW30 ධාන්‍ය 1500 °C උෂ්ණත්වයට වඩා වර්ධනය වීමට පටන් ගනී. 2000 °C පරීක්ෂණ උෂ්ණත්වයකදී සාමාන්‍ය ධාන්ය ප්‍රමාණය ආරම්භක ධාන්ය ප්‍රමාණය මෙන් 2 ගුණයක් පමණ වේ.
සාරාංශයක් ලෙස, මතුපිට සමීකරණ තාක්‍ෂණය පිළිබඳ අපගේ විමර්ශනවලින් පෙනී යන්නේ එය පීඩන ලද සින්ටර් කරන ලද molybdenum ටංස්ටන් මිශ්‍ර ලෝහ සඳහා හොඳින් අදාළ වන බවයි. මෙම ක්‍රමය භාවිතා කිරීමෙන්, වැඩි දෘඪතාව සහිත පෘෂ්ඨ මෙන්ම 0.5 μm ට අඩු Ra සහිත සුමට පෘෂ්ඨ ලබා ගත හැක. අවසාන දේපල ගෑස් බුබුල අඩු කිරීම සඳහා විශේෂයෙන් ප්රයෝජනවත් වේ. මතුපිට ස්ථරයේ අවශේෂ සිදුරු ශුන්‍යයට ආසන්න වේ. Annealing සහ microsection අධ්‍යයනයන් පෙන්නුම් කරන්නේ සාමාන්‍ය ඝනකම 500 μm සහිත අධික ඝන පෘෂ්ඨ ස්ථරයක් ලබා ගත හැකි බවයි. මෙමගින් යන්ත්‍රෝපකරණ පරාමිතිය මඟින් ස්ථරයේ ඝනකම පාලනය කළ හැක. නිල් මැණික් වැඩීමේ ක්‍රමවල සාමාන්‍යයෙන් භාවිතා කරන පරිදි කොන්දේසි සහිත ද්‍රව්‍ය ඉහළ උෂ්ණත්වයකට නිරාවරණය කරන විට, මතුපිට ස්ථරය මතුපිට යන්ත්‍රෝපකරණ නොමැතිව වඩා 2-3 ගුණයකින් විශාල ධාන්ය ප්‍රමාණයකින් රළු වේ. මතුපිට ස්ථරයේ ධාන්ය ප්රමාණය යන්ත්ර පරාමිතීන්ගෙන් ස්වාධීන වේ. පෘෂ්ඨයේ ඇති ධාන්ය මායිම් සංඛ්යාව ඵලදායී ලෙස අඩු වේ. මෙය ධාන්‍ය මායිම් ඔස්සේ මූලද්‍රව්‍ය විසරණයට එරෙහිව ඉහළ ප්‍රතිරෝධයක් ඇති කරන අතර දියවන ප්‍රහාරය අඩු වේ. මීට අමතරව, පීඩන ලද-සින්ටර් කරන ලද molybdenum ටංස්ටන් මිශ්‍ර ලෝහවල ඉහළ උෂ්ණත්ව ප්‍රතිරෝධය වැඩි දියුණු වේ.

වර්තන ලෝහ මත දියර ඇලුමිනා තෙත් කිරීමේ අධ්‍යයනය
මොලිබ්ඩිනම් හෝ ටංස්ටන් මත දියර ඇලුමිනා තෙත් කිරීම නිල් මැණික් කර්මාන්තයේ මූලික උනන්දුවකි. විශේෂයෙන් EFG ක්‍රියාවලිය සඳහා ඩයි-පැක් කේශනාලිකා වල ඇලුමිනා තෙත් කිරීමේ හැසිරීම නිල් මැණික් දඬු හෝ රිබන් වල වර්ධන වේගය තීරණය කරයි. තෝරාගත් ද්‍රව්‍යයේ බලපෑම, මතුපිට රළුබව හෝ ක්‍රියාවලි වායුගෝලයේ බලපෑම අවබෝධ කර ගැනීම සඳහා අපි සවිස්තරාත්මක තෙත් කිරීමේ කෝණ මිනුම් සිදු කළෙමු [11].
තෙත් කිරීමේ මිනුම් සඳහා 1 x 5 x 40 mm³ ප්‍රමාණයේ පරීක්ෂණ උපස්ථර Mo, MoW25 සහ W පත්‍ර ද්‍රව්‍ය වලින් නිපදවන ලදී. ලෝහ පත්‍ර උපස්ථරය හරහා ඉහළ විදුලි ධාරාවක් යැවීමෙන් ඇලුමිනා ද්‍රවාංකය සෙල්සියස් අංශක 2050 ක් විනාඩි භාගයක් ඇතුළත ලබා ගත හැක. කෝණ මිනුම් සඳහා කුඩා ඇලුමිනා අංශු පත්ර සාම්පල මත තබා පසුව පසුව

ජල බිඳිති බවට දිය වී ඇත. ස්වයංක්‍රීය නිරූපණ පද්ධතියක් රූපය 12 හි නිදර්ශනය කර ඇති පරිදි දියවන බිංදුව වාර්තා කර ඇත. සෑම දියවන-බිංදු අත්හදා බැලීමක්ම ජල බිඳිති සමෝච්ඡය විශ්ලේෂණය කිරීමෙන් තෙත් කිරීමේ කෝණය මැනීමට ඉඩ දෙයි, රූපය 12(a) බලන්න, සහ උපස්ථර පාදක රේඛාව සාමාන්‍යයෙන් ක්‍රියා විරහිත කිරීමෙන් පසුව තාපන ධාරාව, ​​රූපය 12 (b) බලන්න.
අපි වෙනස් වායුගෝලීය තත්වයන් දෙකක් සඳහා තෙත් කෝණ මිනුම් සිදු කළෙමු, රික්තය 10-5mbar සහ ආගන් 900 mbar පීඩනය. මීට අමතරව, පෘෂ්ඨ වර්ග දෙකක් පරීක්ෂා කරන ලදී, එනම් Ra ~ 1 μm සහිත රළු පෘෂ්ඨ සහ Ra ~ 0.1 μm සහිත සිනිඳු මතුපිට.
සුමට පෘෂ්ඨ සඳහා Mo, MoW25 සහ W සඳහා තෙත් කිරීමේ කෝණවල සියලු මිනුම්වල ප්රතිඵල II වගුව සාරාංශ කරයි. සාමාන්‍යයෙන්, අනෙකුත් ද්‍රව්‍යවලට සාපේක්ෂව Mo හි තෙත් කිරීමේ කෝණය කුඩාම වේ. මෙයින් ඇඟවෙන්නේ ඇලුමිනා දියවීම මෝ තෙත් කිරීම EFG වැඩීමේ තාක්ෂණයට ප්‍රයෝජනවත් වන බවයි. ආගන් සඳහා ලබාගත් තෙත් කෝණ රික්තය සඳහා කෝණවලට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස අඩුය. රළු උපස්ථර පෘෂ්ඨයන් සඳහා අපි ක්රමානුකූලව තරමක් අඩු තෙත් කෝණ සොයා ගනිමු. මෙම අගයන් සාමාන්‍යයෙන් II වගුවේ දක්වා ඇති කෝණවලට වඩා 2°ක් පමණ අඩුය. කෙසේ වෙතත්, මිනුම් අවිනිශ්චිතතාවය නිසා, සිනිඳු සහ රළු මතුපිට අතර සැලකිය යුතු කෝණ වෙනසක් වාර්තා කළ නොහැක.

අපි අනෙකුත් වායුගෝලීය පීඩන සඳහා ද තෙත් කෝණ මැනිය, එනම් 10-5 mbar සහ 900 mbar අතර අගයන්. මූලික විශ්ලේෂණය පෙන්නුම් කරන්නේ 10-5 mbar සහ 1 mbar අතර පීඩනය සඳහා තෙත් කිරීමේ දේවදූතයා වෙනස් නොවන බවයි. 1 mbar ට වැඩි පමණක් තෙත් කිරීමේ කෝණය 900 mbar ආගන් හි නිරීක්ෂණයට වඩා අඩු වේ (වගුව II). වායුගෝලීය තත්ත්වයට අමතරව, ඇලුමිනා දියවීම තෙත් කිරීමේ හැසිරීම සඳහා තවත් වැදගත් සාධකයක් වන්නේ ඔක්සිජන් අර්ධ පීඩනයයි. අපගේ පරීක්ෂණවලින් පෙනී යන්නේ දියවීම සහ ලෝහ උපස්ථර අතර රසායනික අන්තර්ක්‍රියා සම්පූර්ණ මිනුම් කාලය තුළ (සාමාන්‍යයෙන් මිනිත්තු 1) සිදු වන බවයි. Al2O3 අණු වල ක්‍රියාවලීන් දියවන ජල බිඳුව අසල ඇති උපස්ථර ද්‍රව්‍ය සමඟ අන්තර්ක්‍රියා කරන අනෙකුත් ඔක්සිජන් සංරචක වලට විසුරුවා හැරීම ගැන අපි සැක කරමු. තෙත්වන කෝණයෙහි පීඩන යැපීම සහ පරාවර්තක ලෝහ සමඟ දියවන රසායනික අන්තර්ක්‍රියා යන දෙකම වඩාත් විස්තරාත්මකව විමර්ශනය කිරීම සඳහා වැඩිදුර අධ්‍යයනයන් දැනට සිදුවෙමින් පවතී.