मिट्टी के पात्र
ऑटोमोबाइल और ट्रकों में इंजन की दक्षता और प्रदूषण को कम करने में चीनी मिट्टी की चीज़ें एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। उदाहरण के लिए, उत्प्रेरक कन्वर्टर्स में उत्प्रेरक के लिए एक प्रकार के सिरेमिक, कॉर्डिएराइट (एक मैग्नीशियम एलुमिनोसिलिकेट) को सब्सट्रेट और समर्थन के रूप में उपयोग किया जाता है। इसे इस उद्देश्य के लिए चुना गया था, क्योंकि कई सिरेमिक के साथ, यह हल्का है, पिघलने के बिना बहुत अधिक तापमान पर काम कर सकता है, और खराब गर्मी का संचालन करता है (बेहतर उत्प्रेरक दक्षता के लिए निकास गर्मी को बनाए रखने में मदद करता है)। सिरेमिक के एक उपन्यास अनुप्रयोग में, एक गैसोलीन इंजन दहन कक्ष के आंतरिक कामकाज की जांच करने के लिए जनरल मोटर्स के शोधकर्ताओं द्वारा पारदर्शी नीलम (एल्यूमीनियम ऑक्साइड) की एक सिलेंडर दीवार बनाई गई थी। इरादा दहन नियंत्रण की बेहतर समझ पर पहुंचने का था, जिससे आंतरिक-दहन इंजनों की अधिक दक्षता हो गई।
ऑटोमोटिव जरूरतों के लिए सिरेमिक का एक अन्य अनुप्रयोग एक सिरेमिक सेंसर है जो निकास गैसों की ऑक्सीजन सामग्री को मापने के लिए उपयोग किया जाता है। सिरेमिक, आमतौर पर ज़िरकोनियम ऑक्साइड, जिसमें थोड़ी मात्रा में यट्रियम मिलाया गया है, में एक वोल्टेज उत्पन्न करने का गुण होता है जिसका परिमाण सामग्री के आसपास ऑक्सीजन के आंशिक दबाव पर निर्भर करता है। इस तरह के सेंसर से प्राप्त विद्युत सिग्नल का उपयोग इंजन में ईंधन-से-हवा अनुपात को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है ताकि सबसे कुशल संचालन प्राप्त किया जा सके।
उनकी भंगुरता के कारण, मिट्टी के परिवहन को जमीनी परिवहन वाहनों में लोड-असर घटकों के रूप में किसी भी हद तक उपयोग नहीं किया गया है। समस्या भविष्य के भौतिक वैज्ञानिकों द्वारा हल की जाने वाली चुनौती बनी हुई है।
एयरोस्पेस के लिए सामग्री
एयरोस्पेस संरचनाओं के लिए सामग्रियों के चयन में प्राथमिक लक्ष्य दूरी की यात्रा और वितरित किए गए पेलोड को बढ़ाने के लिए ईंधन दक्षता में वृद्धि है। यह लक्ष्य दो मोर्चों पर विकास द्वारा प्राप्त किया जा सकता है: उच्च परिचालन तापमान और कम संरचनात्मक वजन के माध्यम से इंजन दक्षता में वृद्धि। इन जरूरतों को पूरा करने के लिए, सामग्री वैज्ञानिक दो व्यापक क्षेत्रों-धातु मिश्र और उन्नत मिश्रित सामग्री में सामग्रियों को देखते हैं। इन नई सामग्रियों की उन्नति में योगदान देने वाला एक प्रमुख कारक विशिष्ट गुणों को प्राप्त करने के लिए दर्जी सामग्रियों की बढ़ती क्षमता है।
धातु
विमान में वर्तमान में उपयोग की जाने वाली कई उन्नत धातुएं विशेष रूप से गैस-टरबाइन इंजनों में अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन की गई थीं, जिनमें से घटक उच्च तापमान, संक्षारक गैसों, कंपन और उच्च यांत्रिक भार के संपर्क में हैं। प्रारंभिक जेट इंजनों (लगभग 1940 से 1970 तक) की अवधि के दौरान, डिजाइन आवश्यकताओं को अकेले नए मिश्र धातुओं के विकास से पूरा किया गया था। लेकिन उन्नत प्रणोदन प्रणाली की अधिक गंभीर आवश्यकताओं ने उपन्यास मिश्र धातुओं के विकास को प्रेरित किया है जो 1,000 ° C (1,800 ° F) से अधिक तापमान का सामना कर सकते हैं, और पिघलने और जमने की प्रक्रियाओं में ऐसे मिश्र धातुओं के संरचनात्मक प्रदर्शन में सुधार हुआ है। ।
पिघलना और जमना
मिश्र धातु दो या दो से अधिक धातुओं या एक धातु और एक अधातु से बने पदार्थ होते हैं, जो एक दूसरे से घुलने-मिलने पर आमतौर पर एक दूसरे में घुल जाते हैं। पिघलने का मुख्य उद्देश्य अशुद्धियों को दूर करना और बेस धातु में सजाए गए मिश्रधातु के अवयवों को मिलाना है। वैक्यूम (गर्म आइसोस्टैटिक दबाने), तेजी से जमने और दिशात्मक ठोसकरण के तहत पिघलने पर आधारित नई प्रक्रियाओं के विकास के साथ प्रमुख प्रगति की गई है।
गर्म आइसोस्टैटिक दबाने में, अछूता पाउडर को पतली-दीवार वाली, बंधनेवाला कंटेनर में पैक किया जाता है, जिसे adsorbed गैस के अणुओं को हटाने के लिए एक उच्च तापमान वाले वैक्यूम में रखा जाता है। फिर इसे सील कर दिया जाता है और एक प्रेस में रखा जाता है, जहां यह बहुत उच्च तापमान और दबाव के संपर्क में होता है। मोल्ड ढह जाता है और पाउडर को वांछित आकार में एक साथ वेल्ड करता है।
पिघला हुआ धातु एक लाख डिग्री प्रति सेकंड की दर से उच्च स्तर पर ठंडा हो जाता है, क्योंकि यह अपेक्षाकृत सजातीय माइक्रोस्ट्रक्चर में जम जाता है, क्योंकि क्रिस्टलीय अनाज से न्यूक्लियेट और बढ़ने के लिए अपर्याप्त समय होता है। ऐसी सजातीय सामग्री ठेठ "दानेदार" धातुओं से अधिक मजबूत होती है। तेजी से शीतलन दर को "स्प्लैट" कूलिंग द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, जिसमें पिघली हुई बूंदों को एक ठंडी सतह पर प्रक्षेपित किया जाता है। सामग्री की सतह पर उच्च-शक्ति वाले लेजर बीम को पास करके रैपिड हीटिंग और सॉलिडिफिकेशन भी प्राप्त किया जा सकता है।
समग्र सामग्री (कंपोजिट के नीचे देखें) के विपरीत, दानेदार धातुएं उन गुणों को प्रदर्शित करती हैं जो अनिवार्य रूप से सभी दिशाओं में समान हैं, इसलिए वे अनुमानित लोड पथों (यानी, विशिष्ट दिशाओं में लागू तनाव) से मेल नहीं खा सकते हैं। हालांकि, दिशात्मक ठोसकरण नामक एक तकनीक एक निश्चित डिग्री दर्जी प्रदान करती है। इस प्रक्रिया में पिघले हुए धातु के कूल के रूप में गठबंधन किए गए कठोर क्रिस्टल के गठन को बढ़ावा देने के लिए मोल्ड के तापमान को ठीक से नियंत्रित किया जाता है। ये कंपोनेंट को उसी अंदाज में अलाइन करने की दिशा में कंपोनेंट को सुदृढ़ करने का काम करते हैं, जैसे फाइबर कंपोजिट मटीरियल को मजबूती देते हैं।
मिश्रधातु
प्रसंस्करण में ये प्रगति नई "सुपरलॉइस" के विकास के साथ हुई है। Superalloys उच्च शक्ति वाले होते हैं, अक्सर जटिल मिश्र धातुएं जो उच्च तापमान और गंभीर यांत्रिक तनाव के लिए प्रतिरोधी होती हैं और जो उच्च सतह स्थिरता का प्रदर्शन करती हैं। उन्हें आमतौर पर तीन प्रमुख श्रेणियों में वर्गीकृत किया जाता है: निकल-आधारित, कोबाल्ट-आधारित, और लौह-आधारित। निकेल-आधारित सुपरलॉइज़ जेट इंजनों के टरबाइन सेक्शन में प्रबल होते हैं। यद्यपि उच्च तापमान पर ऑक्सीकरण के लिए उनके पास थोड़ा अंतर्निहित प्रतिरोध है, वे कोबाल्ट, क्रोमियम, टंगस्टन, मोलिब्डेनम, टाइटेनियम, एल्यूमीनियम और नाइओबियम के अलावा के माध्यम से वांछनीय गुण प्राप्त करते हैं।
एल्यूमीनियम-लिथियम मिश्र धातुएं पारंपरिक एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की तुलना में सख्त और कम घनी होती हैं। वे "सुपरप्लास्टिक" भी हैं, ठीक अनाज के आकार के कारण जो अब प्रसंस्करण में प्राप्त किया जा सकता है। इस समूह में मिश्रक उच्च तापमान के लिए मध्यवर्ती के संपर्क में आने वाले इंजन घटकों में उपयोग के लिए उपयुक्त हैं; उनका उपयोग पंख और शरीर की खाल में भी किया जा सकता है।
टाइटेनियम मिश्र धातुओं, उच्च तापमान का सामना करने के लिए संशोधित के रूप में, टरबाइन इंजनों में उपयोग में वृद्धि देख रहे हैं। वे मुख्य रूप से सैन्य विमानों के लिए, लेकिन व्यावसायिक विमानों के लिए कुछ हद तक एयरफ्रेम में भी कार्यरत हैं।
