অ্যালুমিনা (Al₂O₃) সিরামিকের সুবিধাগুলি ভালভাবে স্বীকৃত: উচ্চ কঠোরতা, উচ্চ গলনাঙ্ক, চমৎকার ক্ষয় এবং পরিধান প্রতিরোধের। যাইহোক, প্রচলিত চাপবিহীন সিন্টারিং অভ্যন্তরীণ ছিদ্র সম্পূর্ণরূপে নির্মূল করার জন্য সংগ্রাম করে, অবশিষ্ট ত্রুটির কারণে উপাদানটির শক্তি, স্বচ্ছতা এবং নির্ভরযোগ্যতা সীমিত করে। অত্যধিক শস্য মোটা করা ছাড়াই সম্পূর্ণ ঘনত্ব অর্জনের জন্য, প্রকৌশল পদ্ধতিগুলি উচ্চ তাপমাত্রায় বাহ্যিক চাপ প্রয়োগের প্রবর্তন করেছে, হট প্রেসিং (HP) এবং হট আইসোস্ট্যাটিক প্রেসিং (HIP) হল সবচেয়ে প্রতিনিধিত্বমূলক পদ্ধতি। উপরন্তু, তাপীয় প্লাজমা প্রযুক্তি উচ্চ মানের অ্যালুমিনা পাউডার উৎপাদনে অনন্য মূল্য দেখিয়েছে।
হট প্রেসিং (এইচপি)
গরম চাপে গরম করার সময় একটি পাউডার কমপ্যাক্টে অক্ষীয় যান্ত্রিক চাপ প্রয়োগ করা, একক ধাপে গঠন এবং সিন্টারিংকে একত্রিত করা জড়িত। চাপ সাধারণত 20-50 MPa এর মধ্যে থাকে এবং অ্যালুমিনার কণার আকার এবং বিশুদ্ধতার উপর নির্ভর করে তাপমাত্রা 1400 ডিগ্রি এবং 1700 ডিগ্রির মধ্যে সামঞ্জস্য করা হয়। বাহ্যিক চাপ ঘনীকরণের জন্য একটি অতিরিক্ত চালিকা শক্তি হিসাবে কাজ করে, কার্যকরভাবে কণার পুনর্বিন্যাস এবং প্লাস্টিক প্রবাহকে প্রচার করে, যার ফলে উল্লেখযোগ্য দানা বৃদ্ধির আগে ছিদ্রগুলি "নিচু করে" যায়। ফলস্বরূপ, গরম চাপ চাপহীন সিন্টারিংয়ের চেয়ে কম তাপমাত্রায় তাত্ত্বিক ঘনত্বের কাছাকাছি অর্জন করতে পারে।
স্বচ্ছ অ্যালুমিনা সিরামিক হট প্রেসিংয়ের একটি ক্লাসিক প্রয়োগ। শস্যের সীমানা এবং ছিদ্রগুলিতে আলো বিচ্ছুরণের কারণে প্রচলিতভাবে সিন্টারযুক্ত পলিক্রিস্টালাইন অ্যালুমিনা অস্বচ্ছ। হট প্রেসিং ছিদ্রকে 0.1% এর নিচে কমাতে পারে, দৃশ্যমান পরিসরে প্রশংসনীয় ট্রান্সমিট্যান্স সহ সিরামিক ফলন করে, যা উচ্চ চাপের সোডিয়াম ল্যাম্প খাম, ইনফ্রারেড উইন্ডো এবং অনুরূপ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয়। উচ্চ তাপ পরিবাহিতা অ্যালুমিনা সাবস্ট্রেটগুলিও প্রায়শই হট প্রেসিং বা একটি টেপ ঢালাই প্লাস হট প্রেসিং সম্মিলিত প্রক্রিয়া ব্যবহার করে। যখন সূক্ষ্ম অ্যালুমিনা পাউডার প্রায় 1550 ডিগ্রীতে গরম করা হয়, তখন আপেক্ষিক ঘনত্ব 98.8% অতিক্রম করতে পারে এবং তাপ পরিবাহিতা প্রায় 37 W/(m·K) এ পৌঁছায়, যা পাওয়ার ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটের তাপ অপচয়ের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে।
জটিল আকার সহ সিরামিক উপাদানগুলির জন্য,গরম টিপে ঢালাই(নিম্ন চাপ ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ) অন্য প্রযুক্তিগত রুট প্রস্তাব. অ্যালুমিনা পাউডার একটি প্যারাফিন ভিত্তিক বাইন্ডারের সাথে মিশ্রিত করা হয়, একটি ধাতব ছাঁচে ইনজেক্ট করা হয়, ঠাণ্ডা করা হয়, ভেঙে ফেলা হয় এবং তারপরে ডিবাইন্ডিং এবং সিন্টারিং করা হয়। এই পদ্ধতিটি উচ্চমাত্রিক নির্ভুলতা এবং ভাল পৃষ্ঠের ফিনিস প্রদান করে, এটিকে জটিল অংশগুলির ব্যাচ উত্পাদনের জন্য উপযুক্ত করে তোলে, যদিও ত্রুটিগুলি এড়াতে ডিবাইন্ডিং প্রক্রিয়াটির যত্নশীল নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজন।
হট আইসোস্ট্যাটিক প্রেসিং (HIP)
গরম আইসোস্ট্যাটিক প্রেসিং একই সাথে গরম করার সময় ওয়ার্কপিসে উচ্চ আইসোট্রপিক চাপ (সাধারণত 100-200 MPa) প্রয়োগ করতে চাপের মাধ্যম হিসাবে আর্গন বা নাইট্রোজেন ব্যবহার করে। অক্ষীয় হট প্রেসিংয়ের সাথে তুলনা করে, এইচআইপি আরও অভিন্ন চাপ বিতরণ সরবরাহ করে এবং জটিল আকারের অংশ বা ব্যাচ লোডগুলি পরিচালনা করতে পারে। এইচআইপি অ্যালুমিনাতে দুটি প্রধান মোডে প্রয়োগ করা হয়: পূর্ববর্তী সিন্টারযুক্ত সিরামিকগুলিকে ঘনীভূত করার জন্য একটি পোস্ট ট্রিটমেন্ট পদক্ষেপ হিসাবে যা এখনও অল্প পরিমাণে বন্ধ পোরোসিটি ধারণ করে, বা সরাসরি এইচআইপি সিন্টারিং প্রক্রিয়া হিসাবে যেখানে এনক্যাপসুলেটেড পাউডার সম্পূর্ণরূপে এক ধাপে ঘনীভূত হয়।
গবেষণার তথ্য দেখায় যে HIP চিকিত্সা করা অ্যালুমিনা সিরামিকগুলি মূলত তাত্ত্বিক ঘনত্বে পৌঁছায় (3.98 g/cm³), শস্যের আকার 2-8 μm পরিসরে নিয়ন্ত্রিত এবং ছিদ্রগুলি প্রায় বাদ দেওয়া হয়। উদাহরণস্বরূপ, যখন 1700 ডিগ্রি এবং 150 MPa-তে চিকিত্সা করা হয়, তখন অ্যালুমিনার কঠোরতা এবং বাঁকানো শক্তি চাপবিহীন sintered নমুনার তুলনায় 8%-10% দ্বারা উন্নত করা যেতে পারে। অ্যালুমিনা ম্যাট্রিক্স কম্পোজিটগুলির জন্য, যেমন Al₂O₃/SiC হুইস্কর রিইনফোর্সড সিরামিক, HIP দ্বারা অনুসরণ করা মাইক্রোওয়েভ সিন্টারিং এর সংমিশ্রণ ঘনত্ব 97.5% থেকে 99.6% পর্যন্ত বৃদ্ধি করে এবং ফ্র্যাকচারের শক্ততা 10% বৃদ্ধি করে।
বায়োমেডিকাল ক্ষেত্রে HIP বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ। অ্যালুমিনা কৃত্রিম হিপ জয়েন্ট হেড অত্যন্ত উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা এবং ক্লান্তি প্রতিরোধের প্রয়োজন; HIP চিকিত্সা অভ্যন্তরীণ মাইক্রো ত্রুটিগুলি দূর করে, যার ফলে নমন শক্তি 600 MPa-এর বেশি হয়। একইভাবে, জিরকোনিয়া শক্ত অ্যালুমিনা (জেডটিএ) যৌগিক সিরামিকগুলি প্রায়শই সম্পূর্ণ ঘনত্ব অর্জনের জন্য HIP এর মধ্য দিয়ে যায়, মানবদেহে ব্যবহার করার সময় দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করে।
অবশ্যই, HIP সরঞ্জাম ব্যয়বহুল এবং প্রক্রিয়া চক্র অপেক্ষাকৃত দীর্ঘ; এটি সাধারণত উচ্চ কর্মক্ষমতা অ্যাপ্লিকেশন যেমন মহাকাশ উপাদান, মেডিকেল ইমপ্লান্ট, উচ্চ শেষ বিয়ারিং, এবং প্রতিরোধী সীল পরিধানের জন্য সংরক্ষিত।
অ্যালুমিনা পাউডারের তাপীয় প্লাজমা প্রস্তুতি
উপরের প্রক্রিয়াগুলি শুরুর পাউডারের বৈশিষ্ট্যগুলির উপর স্পষ্ট প্রয়োজনীয়তা আরোপ করে (বিশুদ্ধতা, কণার আকার, রূপবিদ্যা এবং বিচ্ছুরণযোগ্যতা)। তাপীয় প্লাজমা প্রযুক্তি উচ্চ মানের অ্যালুমিনা পাউডার উত্পাদন করার জন্য একটি কার্যকর রুট প্রদান করে। নীতির মধ্যে অ্যালুমিনিয়াম পাউডার বা অ্যালুমিনিয়াম তারকে তাপীয় প্লাজমা জেটে (তাপমাত্রা কয়েক হাজার ডিগ্রি সেলসিয়াসে পৌঁছে) খাওয়ানো জড়িত, যেখানে এটি তাত্ক্ষণিকভাবে গলে যায় এবং অ্যালুমিনা তৈরি করতে অক্সিডাইজ করা হয়, যা পরে অতি সূক্ষ্ম গোলাকার কণাতে দ্রুত ঠান্ডা হয়।
The alumina powder obtained by this method exhibits a high spheroidization rate, narrow particle size distribution (typically sub micron to a few microns), high purity (>99.9%), এবং ভাল প্রবাহযোগ্যতা, এটিকে তাপ স্প্রে করা, টেপ কাস্টিং এবং ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণের জন্য উপযুক্ত করে তোলে। রাসায়নিক রুটের সাথে তুলনা করে, তাপীয় প্লাজমা পদ্ধতিতে একটি সংক্ষিপ্ত প্রক্রিয়া প্রবাহ, কোন তরল বর্জ্য নিষ্কাশন এবং সহজ মাপযোগ্যতা রয়েছে। গোলাকার অ্যালুমিনা পাউডার এখন ইলেকট্রনিক প্যাকেজিংয়ের জন্য তাপীয় পরিবাহী ফিলার, নির্ভুল পলিশিং ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম, এবং তাপীয় বাধা আবরণের মতো ক্ষেত্রে পরিপক্কভাবে ব্যবহৃত হয়।