मोलिब्डेनम-आधारित सामग्रियों की विशेषताएं और अनुप्रयोग

सामग्रियों के गुणों और उनके अनुप्रयोगों के बीच एक अटूट संबंध है। कुछ अनुप्रयोगों के लिए, एक निश्चित संपत्ति, जैसे विद्युत चालकता, महत्वपूर्ण है। अन्य अनुप्रयोगों के लिए, एक निश्चित सामग्री अपने अच्छे समग्र गुणों के कारण सबसे अच्छा विकल्प है। इस संदर्भ में "इष्टतम" शब्द महत्वपूर्ण है क्योंकि इसका मतलब है कि जबकि अन्य सामग्रियों में एक या दो गुणों में फायदे हो सकते हैं, चयनित सामग्री विशिष्ट भाग सामग्री के सामने आने वाली विभिन्न इंजीनियरिंग डिजाइन समस्याओं के लिए सर्वोत्तम प्रदान करती है। व्यापक समाधान. कभी-कभी, सबसे अच्छा समाधान एक एकल सामग्री नहीं है, बल्कि कई सामग्रियों का संयोजन या सम्मिश्रण है, जो डिजाइनरों को एक विशिष्ट एप्लिकेशन द्वारा प्रस्तुत चुनौतियों का सामना करने के लिए वांछित गुणों को तैयार करने की अनुमति देता है। इसके बावजूद, जो समाधान अंततः प्रतिस्पर्धा से अलग दिखते हैं वे लागत प्रभावी होते हैं। इसका मतलब यह है कि मोलिब्डेनम धातु जैसी सामग्री सामान्य इंजीनियरिंग सामग्री मानकों के अनुसार बहुत महंगी हैं, लेकिन उन्हें प्रतिस्पर्धी सामग्रियों की तुलना में महत्वपूर्ण फायदे प्रदर्शित करने होंगे।

तालिका 1 में 2012 के आसपास बेची गई मोलिब्डेनम-आधारित सामग्रियों की नाममात्र रासायनिक संरचना का सारांश दिया गया है। तालिका में मोलिब्डेनम-आधारित मिश्र धातु और अन्य सामग्रियों के साथ मोलिब्डेनम के कंपोजिट शामिल हैं। मोलिब्डेनम मिश्रधातु में शुद्ध मोलिब्डेनम की तुलना में अधिक ताकत होती है और यह ताकत शुद्ध मोलिब्डेनम की तुलना में उच्च तापमान पर भी बनाए रख सकती है। तालिका में मिश्र धातु भागों को "प्रतिस्थापन", "कार्बाइड स्थिर" और "फैलाव मजबूत" उप-सारणीयों में विभाजित किया गया है।

तालिका नंबर एक

स्थानापन्न मिश्रधातु मिश्रधातुओं का सबसे सरल वर्ग है। उनमें से, मिश्र धातु के परमाणु मिश्र धातु के शरीर-केंद्रित क्यूबिक (बीसीसी) क्रिस्टल संरचना पर मोलिब्डेनम परमाणुओं की जगह लेते हैं (चित्र 1)। जब मिश्र धातु परमाणु मोलिब्डेनम परमाणुओं को प्रतिस्थापित करते हैं, तो यह क्रिस्टल जाली में तनाव का कारण बनता है, जिससे सामग्री की ताकत बढ़ जाती है।

चित्र 1 एक क्रिस्टल जाली पर मोलिब्डेनम परमाणुओं की व्यवस्था को दर्शाता है जो एक "शरीर-केंद्रित" इकाई कोशिका द्वारा दर्शाया गया है, जिसमें परमाणु चारों कोनों और केंद्र पर स्थित हैं।

आकृति 1

इस इकाई कोशिका को त्रि-आयामी अंतरिक्ष में आमने-सामने दोहराने से एक पूर्ण क्रिस्टल बन जाएगा। जबकि मिश्रधातु से ताकत बढ़ सकती है, मोलिब्डेनम को मजबूत करने की प्राथमिक विधि वैसे भी यांत्रिक विरूपण है, आमतौर पर मानक रोलिंग, घूर्णी फोर्जिंग, या विरूपण के माध्यम से जो लागू विरूपण की मात्रा के आधार पर मोलिब्डेनम की ताकत को चार गुना तक बढ़ा सकती है। तार की छड़ों जैसी गहरी प्रसंस्करण सामग्री के लिए, और भी अधिक वृद्धि कारक संभव हैं। एनीलिंग मशीनिंग के प्रभाव को दूर करता है और इसकी ताकत को बहाल करता है। वैकल्पिक मिश्र धातुओं का अधिकतम सेवा तापमान शुद्ध मोलिब्डेनम की तुलना में थोड़ा अधिक हो सकता है। हालाँकि, उच्च तापमान की ताकत को उल्लेखनीय रूप से बढ़ाने के लिए, धातुकर्मी अन्य मिश्रधातु विधियों को अपना रहे हैं।

कार्बाइड-स्थिर मिश्र धातुओं में मोलिब्डेनम मैट्रिक्स में छोटे प्रतिक्रियाशील धातु कार्बाइड कण होते हैं। वे प्रतिक्रियाशील धातुओं द्वारा प्रदान की गई वैकल्पिक मिश्रधातु की थोड़ी मात्रा से भी लाभान्वित होते हैं जो कार्बाइड के रूप में मौजूद नहीं होते हैं, साथ ही कार्बन और तत्वों से अतिरिक्त अंतरालीय सख्त होते हैं। गैर-कार्बाइड कणों में ऑक्सीजन परमाणु। यह संयोजन शुद्ध मोलिब्डेनम या साधारण प्रतिस्थापन मिश्र धातुओं की तुलना में उच्च तापमान पर मोलिब्डेनम की ताकत बनाए रखता है क्योंकि महीन कण पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया को उच्च तापमान पर होने के लिए मजबूर करते हैं। इन मिश्र धातुओं की सफलता में उत्पादन प्रक्रिया एक महत्वपूर्ण कारक है। प्रक्रिया को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि सक्रिय धातु और कार्बन पहले मोलिब्डेनम मैट्रिक्स में घुल जाते हैं और फिर बाद की प्रक्रियाओं में आवश्यक बारीक बिखरे हुए चरण में अवक्षेपित हो जाते हैं।

फैलाव-मजबूत मिश्र धातु दूसरे चरण के रूप में ऑक्साइड का उपयोग करते हैं, या डोप किए गए अल/के/सी सामग्री के मामले में, बिखरे हुए तत्व चरणों का उपयोग करते हैं जो मोलिब्डेनम मैट्रिक्स में अघुलनशील होते हैं। इस मामले में, विरूपण प्रक्रिया की शुरुआत में सामग्री में बहुत छोटे और स्थिर दूसरे चरण के कण मौजूद होने चाहिए। प्रसंस्करण का उद्देश्य इन कणों की एक विशेष व्यवस्था बनाना है जिसके परिणामस्वरूप असाधारण उच्च तापमान शक्ति और स्थिरता प्राप्त होती है।

मिश्रित सामग्रियों को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: लेमिनेटेड मिश्रित सामग्री और पाउडर मिश्रित सामग्री। लैमिनेट्स कैलेंडरिंग कंपोजिट द्वारा बनाए जाते हैं जो कोर में मोलिब्डेनम के साथ तांबे या निकल को मिलाते हैं। पाउडर कंपोजिट मिश्रण/दबाव/सिंटरिंग (कभी-कभी गर्म आइसोस्टैटिक दबाव द्वारा) द्वारा निर्मित होते हैं। दबाव (HIP, सघनीकरण) या तरल चरण घुसपैठ।

तालिका 2 कुछ कार्यों और अनुप्रयोगों को क्रॉस-रेफरेंस करती है, प्रत्येक एप्लिकेशन के महत्वपूर्ण कार्यों को इंगित करती है। यहां केवल कुछ सुविधाएं या ऐप्स सूचीबद्ध हैं। किसी विशिष्ट हिस्से के निर्माण के आर्थिक निर्णय में प्रक्रियात्मकता और फॉर्मेबिलिटी जैसी विनिर्माण विशेषताएं महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं, लेकिन बुनियादी सामग्रियों का चुनाव अनुप्रयोग की आवश्यकताओं से प्रेरित होता है। तालिका से यह स्पष्ट है कि कोई भी एप्लिकेशन केवल एक घटक के आसपास नहीं बनाया गया है। उदाहरण के लिए, बिजली अर्धचालकों के लिए हीट सिंक में ऑपरेशन के दौरान थर्मल तनाव को कम करने के लिए थर्मल विस्तार का एक निश्चित गुणांक होना चाहिए, लेकिन उन्हें गर्मी और बिजली का प्रभावी ढंग से संचालन भी करना चाहिए, क्योंकि उनके काम के लिए यह भी आवश्यक है कि वे न केवल करंट पास करें, बल्कि बिजली भी ले जाएं। . अर्धचालक ताप. यदि पावर डिवाइस का उपयोग किसी विमान या अंतरिक्ष यान में किया जाता है, तो घनत्व एक बड़े स्थिर मोटर पावर नियंत्रण डिवाइस का हिस्सा होने की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण कारक बन जाएगा।

 तालिका 2

इसलिए, किसी को अनुप्रयोगों के साथ सामग्री का मिलान करते समय गुणों के "पैकेज" पर विचार करना चाहिए। एक बार जब किसी विशेष अनुप्रयोग के लिए आवश्यक गुणों का सेट समझ में आ जाता है, तो उस अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त मिश्र धातु या मिश्रित का चयन किया जा सकता है। जब कोई भी आसानी से उपलब्ध न हो - जब निर्मित सामग्री उपलब्ध हो, तो अनुकूलित गुणों की एक श्रृंखला के साथ एक नई सामग्री विकसित करने पर विचार किया जा सकता है। यह निर्णय लेते समय, मोलिब्डेनम-आधारित सामग्रियों की तुलना में प्रतिस्पर्धी सामग्रियों और उनकी लागत, उपलब्धता और विश्वसनीयता को समझना आवश्यक है।

संबंधित उत्पाद