టైటానియం కార్బైడ్ - అత్యంత కఠినమైన మెటల్ సమ్మేళనం

(టైటానియం కార్బైడ్ – ద హార్డెస్ట్ మెటల్ కాంపౌండ్)

టంగ్‌స్టన్ కార్బైడ్‌తో పోలిస్తే, టైటానియం కార్బైడ్ చాలా కఠినమైన వక్రీభవన సిరామిక్ పదార్థం. దీని సోడియం క్లోరైడ్ క్రిస్టల్ నిర్మాణం టైటానియం కార్బైడ్‌కు నల్ల పొడి లాంటి రూపాన్ని ఇస్తుంది.

అత్యంత సాధారణ లోహాలలో ఒకటి టైటానియం కార్బైడ్ (TiC). ఇది 0.1 నుండి 0.3 మిమీ వ్యాసం కలిగిన సోడియం క్లోరైడ్ (ముఖం కేంద్రీకృత క్యూబిక్) క్రిస్టల్ నిర్మాణం. ఈ బ్లాక్ పౌడర్ ట్రాన్సిషన్ మెటల్ కార్బైడ్. ఇది ఆసక్తికరమైన స్వరూపాన్ని కలిగి ఉంది. ఇది అధిక-ఉష్ణోగ్రత అనువర్తనాలకు కూడా ఉపయోగించవచ్చు.

నమూనాల మైక్రోహార్డ్‌నెస్‌ని కొలవడానికి వికర్స్ మైక్రో కాఠిన్యం టెస్టర్ ఉపయోగించబడింది. TiC x Fe మిశ్రమ పూత టంగ్‌స్టన్ జడ వాయువు క్లాడింగ్ ప్రక్రియ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిందని గమనించడం కూడా ఆసక్తికరంగా ఉంది. ఇదే విధమైన ఫలితాన్ని పొందేందుకు ఇది తక్కువ ఖర్చుతో కూడుకున్న విధానం.

800 deg C వద్ద టైటానియం మరియు అసిటోన్ యొక్క కార్బో-థర్మల్ ప్రతిచర్య సాపేక్షంగా తక్కువ ఉష్ణోగ్రత సంశ్లేషణ మార్గం. పెద్ద మొత్తంలో TiCని ఉత్పత్తి చేయడానికి దీనిని ఉపయోగించవచ్చు. 10% సిలికాన్ కార్బైడ్ కలిగిన నానోకంపొజిట్ దాని బేర్ మెటల్ కౌంటర్‌పార్ట్‌పై మెరుగైన పనితీరును కనబరిచింది.

నానోకంపొజిట్ వాడకంతో డై సెన్సిటైజ్డ్ సోలార్ సెల్ యొక్క ఫోటో-కన్వర్షన్ సామర్థ్యం 0.6% నుండి 1.65%కి మెరుగుపడింది. సిలికాన్ కార్బైడ్/అల్యూమినియం కలయిక కోసం ఇలాంటి ఫలితాలు గమనించబడ్డాయి. ఈ పదార్ధం రాపిడికి చాలా నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది మరియు ఉష్ణ విస్తరణకు తక్కువ గుణకం కలిగి ఉంటుంది. ఈ మిశ్రమం అధిక ఉష్ణ వాహకతను కూడా ప్రదర్శిస్తుంది.

TiC x Fe మిశ్రమ పూత వివిధ రకాల ఆపరేటింగ్ పరిస్థితులను తట్టుకోగలదని ఈ అధ్యయనం వెల్లడించింది. వాస్తవానికి, ఈ మిశ్రమం చాలా స్థిరంగా ఉంది, ఇది వాణిజ్య అనువర్తనం కోసం ఉపయోగించబడుతుంది. సిలికాన్ కార్బైడ్/టైటానియం డయాక్సైడ్ యొక్క నానోకంపొజిట్ దాని బేర్-మెటల్ కౌంటర్ కంటే ఎక్కువ ఎలక్ట్రాన్ బదిలీని కలిగి ఉంటుంది. నానోకంపొజిట్ మరింత శక్తి సాంద్రత కలిగి ఉంటుంది మరియు దాని లోహపు ప్రతిరూపం కంటే అధిక ఉష్ణ వాహకతను కలిగి ఉంటుంది. ఈ నానోకంపొజిట్ ఏరోస్పేస్ పరిశ్రమకు సంభావ్య అనువర్తనాలను కలిగి ఉంది.

TiC యొక్క సంశ్లేషణ

టైటానియం కార్బైడ్‌ను సంశ్లేషణ చేయడానికి అనేక పద్ధతులలో, కార్బోథర్మిక్ పద్ధతి సాధారణంగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ ప్రక్రియలో టైటానియం డయాక్సైడ్ మరియు కార్బన్ 1700-2300 degC ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో 10-24 గంటల పాటు కలిపి ఉంటుంది. ఫలిత మిశ్రమం టైటానియం కార్బైడ్ సిరామిక్స్‌కు అనుకూలంగా ఉంటుంది.

మౌళిక పొడులను ఉపయోగించి టైటానియం కార్బైడ్‌ను తయారు చేయడం మరొక మార్గం. ఈ ప్రక్రియ అధిక-ఉష్ణోగ్రత సంశ్లేషణను స్వీయ-ప్రచారం చేయడానికి ఒక నమూనా వ్యవస్థగా పరిశోధించబడింది. ఇది SHS కోసం మోడల్ సిస్టమ్‌గా కూడా అధ్యయనం చేయబడింది. ఉత్పత్తి యొక్క లక్షణాలను స్టోయికియోమెట్రీ ఎలా ప్రభావితం చేస్తుందో అధ్యయనం చేయబడింది.

టైటానియం కార్బైడ్‌ను సంశ్లేషణ చేయడానికి మరొక పద్ధతి కాల్షియం హైడ్రైడ్‌తో టైటానియం ఆక్సైడ్‌ను కార్బోథర్మల్ తగ్గింపు 2. ఈ ప్రక్రియను నానో-టైటానియం కార్బైడ్ పౌడర్‌ను తయారు చేయడానికి కూడా ఉపయోగించవచ్చు. స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ మరియు XRD ఉపయోగించి పొడులు వర్గీకరించబడతాయి.

పరిసర ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మెకానికల్ మిల్లింగ్ TiCని సంశ్లేషణ చేసే మరొక పద్ధతి. ఈ పద్ధతిని అధిక-ఉష్ణోగ్రత ఉష్ణ వినిమాయకాలు లేదా కట్టింగ్ టూల్స్ చేయడానికి కూడా ఉపయోగించవచ్చు. ఉత్పత్తి చేయబడిన పొడులు వాటి స్వచ్ఛత మరియు కణ పరిమాణం ప్రకారం వర్గీకరించబడతాయి.

రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ మరొక పద్ధతి. ఈ పొడులను నానో-సైజ్ టైటానియం కార్బైడ్‌గా వర్ణించవచ్చు. టైటానియం బేరింగ్ పార్టికల్ మరియు మసి నానో కార్బన్ రేణువులను కలిగి ఉన్న జెల్‌ను ప్రతిస్పందించడం ద్వారా అవి ఏర్పడతాయి.

థర్మల్ ప్లాస్మా సింథసిస్ టెక్నిక్ ద్వారా TiCని కూడా సంశ్లేషణ చేయవచ్చు. పొందిన పొడులు 10-50 nm పరిధిలో కణ పరిమాణాలతో సూడోక్యూబిక్ పదనిర్మాణ శాస్త్రం ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి. తుది ఉత్పత్తి యొక్క కూర్పును లెక్కించడానికి TiO2/C మోల్ నిష్పత్తి ఉపయోగించబడుతుంది. సంశ్లేషణ ప్రక్రియ వేగంగా ఉంటుంది.

TiC ను టైటానియం టెట్రాక్లోరైడ్ మరియు కాల్షియం కార్బోనేట్ వంటి మూలకాల నుండి కూడా తయారు చేయవచ్చు. ప్రక్రియ జడ వాయువు వాతావరణంలో నిర్వహించబడుతుంది, ఇది ఆక్సీకరణ సంభావ్యతను తగ్గిస్తుంది.

TiC యొక్క లక్షణాలు

వాటి ప్రభావం మరియు రాపిడికి నిరోధకత కోసం, టైటానియం కార్బైడ్ కణాలను కలిగి ఉన్న స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ మ్యాట్రిక్స్ మిశ్రమాలను విస్తృతంగా అధ్యయనం చేశారు. పదార్థం యొక్క దుస్తులు నిరోధకత మరియు సూక్ష్మ నిర్మాణం కణ పరిమాణం, సాంద్రత మరియు పదనిర్మాణ శాస్త్రం ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది.

అయినప్పటికీ, కార్బైడ్ సిరామిక్స్‌పై కొన్ని అధ్యయనాలు జరిగాయి. సింగిల్-బోరైడ్ సిరామిక్ పరిశోధనలో ఇటీవలి పురోగతులు ఆక్సీకరణ నిరోధకత మరియు థర్మోఫిజికల్ లక్షణాలతో పాటు యాంత్రిక లక్షణాలపై దృష్టి సారించాయి.

ఒక ఆసక్తికరమైన ఆవిష్కరణ ఏమిటంటే, కార్బన్ చేరికలు TiC-ఆధారిత సిరామిక్ యొక్క మాతృకలో చాలా రంధ్రాలను పూరించగలవు. అయినప్పటికీ, అవి మాతృక యొక్క కాఠిన్యాన్ని కూడా నాశనం చేయగలవు.

కార్బన్ చేరికలు మాతృక యొక్క ఉష్ణ విస్తరణ గుణకాన్ని కూడా పెంచుతాయి, దీని ఫలితంగా తుప్పు పట్టవచ్చు. ఈ ప్రభావం అధిక మాతృక సాపేక్ష సాంద్రతతో ప్రతిఘటించబడుతుంది.

మీరు అన్ని రంధ్రాలను SiCతో నింపడం ద్వారా TiC-ఆధారిత సిరామిక్స్ యొక్క సాపేక్ష సాంద్రతను పెంచవచ్చు. అయినప్పటికీ, సింటరింగ్ సంకలిత మోతాదు సాపేక్ష సాంద్రతను కూడా ప్రభావితం చేస్తుంది.

కార్బన్ బ్లాక్ యొక్క చిన్న పరిమాణం మాతృక యొక్క కాఠిన్యాన్ని పెంచుతుంది, అయితే ఇది మొత్తం కాఠిన్యంపై పెద్ద ప్రభావం చూపదు. సాపేక్ష కార్బన్ కంటెంట్ మిశ్రమం యొక్క సాపేక్ష సాంద్రతను నిర్ణయించడంలో కీలకమైన అంశం.

TiC-ఆధారిత సిరామిక్ యొక్క అతి ముఖ్యమైన లక్షణం రసాయన క్షీణతకు దాని నిరోధకత. నిష్క్రియ పొర ఏర్పడటం దీనికి కారణం, ఇది థర్మోడైనమిక్‌గా స్థిరమైన పొర. తగిన గ్యాస్ ఫ్లక్స్ నిష్పత్తి 27 GPa అధిక కాఠిన్యాన్ని సాధించగలదు.

టైటానియం కార్బైడ్ యొక్క ఇతర లక్షణాలు దాని విద్యుత్ వాహకతను కలిగి ఉంటాయి. TiC యొక్క 160.2% కంటెంట్‌తో అత్యధిక విద్యుత్ వాహకత విలువ 1 Scm-10 సాధించబడింది. అయినప్పటికీ, ఇది 0.0115 mW m-1K-2 విలువ కలిగిన సహజమైన PPy కంటే స్వల్ప మెరుగుదల మాత్రమే.

టైటానియం కార్బైడ్ పూత యొక్క ఇతర లక్షణాలు దాని కాఠిన్యం మరియు దుస్తులు నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి. 450 డిగ్రీల సెల్సియస్ వద్ద జమ చేసిన పూత అత్యధిక గట్టిదనాన్ని సాధించింది.

పరిశ్రమలో TiC యొక్క అప్లికేషన్

తరచుగా తెలిసిన అత్యంత కష్టతరమైన సమ్మేళనం అని పిలుస్తారు, టైటానియం కార్బైడ్ అనేది 3100 degC ద్రవీభవన స్థానం కలిగిన అత్యంత కఠినమైన సిరామిక్ పదార్థం. ఈ పదార్ధం కఠినమైన మిశ్రమాలు మరియు అధిక-ఉష్ణోగ్రత రేడియేషన్ పదార్థాలను రూపొందించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. టైటానియం కార్బైడ్ కఠినమైనది, కానీ అధిక విద్యుత్ వాహకత మరియు తుప్పు నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది.

టైటానియం కార్బైడ్ యొక్క సాధారణ అప్లికేషన్లు గట్టి మిశ్రమాలు మరియు సెర్మెట్ల తయారీలో ఉన్నాయి. జడ వాతావరణంలో లోహాలను కరిగించడానికి ఉపయోగించే క్రూసిబుల్స్‌లో పదార్థాన్ని ఉపయోగించవచ్చు. ఇది ఉపబల పదార్థంగా మిశ్రమాలలో కూడా ఉపయోగించవచ్చు.

ఫెర్రో-TiC(r), టైటానియం కార్బైడ్ మిశ్రమం, టంగ్‌స్టన్ కారైడ్‌ను సిమెంట్ చేసిన తక్కువ పెళుసుగా ఉంటుంది. ఈ మిశ్రమం అధిక సంపీడన బలం, వేడికి అద్భుతమైన ప్రతిఘటన మరియు అధిక లూబ్రిసిటీని అందిస్తుంది. ఇది గాలింగ్‌ను నిరోధిస్తుంది మరియు పదునైన కట్టింగ్ ఎడ్జ్‌ను అందిస్తుంది.

టైటానియం కార్బైడ్ ఇనుము బరువులో కనీసం మూడింట రెండు వంతుల వరకు వేడి చేయడం ద్వారా టైటానియం డయాక్సైడ్ నుండి ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది. ప్రక్రియ సమయంలో, ఉచిత కార్బన్ తొలగించబడుతుంది. ప్రక్రియ సమయంలో కార్బన్ తొలగించబడుతుంది మరియు అది పటిష్టం చేయడానికి చల్లబడుతుంది.

ముఖం-కేంద్రీకృత కేంద్రంతో క్యూబిక్ క్రిస్టల్ నిర్మాణం ద్వారా TiC వర్గీకరించబడుతుంది. ఈ నిర్మాణం సోడియం క్లోరైడ్ యొక్క క్యూబిక్ క్రిస్టల్ నిర్మాణాన్ని పోలి ఉంటుంది. టైటానియం కార్బైడ్ నానోపార్టికల్స్ సాధారణంగా చాలా స్వచ్ఛంగా ఉంటాయి మరియు చిన్న కణ పరిమాణం పంపిణీని కలిగి ఉంటాయి. ఈ నానోపార్టికల్స్ అధిక విద్యుత్ వాహకత మరియు తుప్పు నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి.

TiC అధిక ద్రవీభవన బిందువులు మరియు ఏర్పడటానికి ఒక ఎంథాల్పీని కలిగి ఉంటుంది. TiC యొక్క ద్రవీభవన స్థానం 184 KJ/mol. ఇది రసాయనికంగా జడమైనది మరియు తుప్పు నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది. ఇది చాలా ఉష్ణ వాహకత.

TiC కాఠిన్యంలో వజ్రం కంటే రెండవది. ఇది మొహ్స్ స్కేల్‌పై 9-9.5 నమోదు చేస్తుంది. దీని ఎంథాల్పీ ఏర్పడటం కూడా చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఇది అధిక ద్రవీభవన స్థానం మరియు అధిక మరిగే స్థానం కలిగి ఉంటుంది. దహన దాని ఎంథాల్పీ 184 KJ/mol. ఈ లక్షణం అధునాతన అనువర్తనాలకు ఆకర్షణీయమైన పదార్థంగా చేస్తుంది.

TiC నానోపార్టికల్స్ యొక్క లక్షణాలు

నానోటెక్నాలజీలో ఉపయోగించే అనేక పదార్థాలలో ఒకటి టైటానియం కార్బైడ్ నానోపార్టికల్స్. వారు అధిక స్వచ్ఛత మరియు విద్యుత్ వాహకతతో పాటు అధిక దుస్తులు నిరోధకతతో విభిన్నంగా ఉంటారు. వారు హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లాలలో కరిగించవచ్చు మరియు అద్భుతమైన సరళత లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తారు. వారి పనితీరును మెరుగుపరచడానికి కసరత్తులలో కూడా వీటిని ఉపయోగిస్తారు.

టైటానియం కార్బైడ్ కణాల నానోస్ట్రక్చర్డ్ పూతలు సెల్యులార్ సంశ్లేషణ మరియు విస్తరణను పెంచుతాయని తేలింది. ఇది ఎముక టర్నోవర్‌లో పాల్గొన్న జన్యువుల వేగవంతమైన నియంత్రణను కూడా ప్రేరేపిస్తుంది. ఇది పర్యావరణం నుండి సెల్‌కు సమాచార-బదిలీ ప్రభావాన్ని అందించవచ్చు.

ఈ కాగితం TiC నానోపార్టికల్ యొక్క అధిక నియంత్రణ మరియు ప్రభావాలను అధ్యయనం చేయడానికి అనేక ప్రయోగాత్మక పద్ధతులను అనుసంధానిస్తుంది. మొదట, ఆస్టియోబ్లాస్ట్‌లపై TiC నానోస్ట్రక్చర్డ్ పూత యొక్క ప్రభావాలు విశ్లేషించబడ్డాయి. ఈ పూత ఎముక టర్నోవర్‌కు కారణమైన జన్యువు యొక్క వేగవంతమైన నియంత్రణను ప్రేరేపిస్తుంది, అధ్యయనం ప్రకారం. టిసి నానోస్ట్రక్చర్డ్ పూత ఆస్టియోబ్లాస్ట్‌ల వ్యాప్తిపై సానుకూల ప్రభావాన్ని చూపుతుందని మరొక పరీక్ష చూపించింది. TiC పూతతో ఉన్న ఉపరితలం లేనిదానికంటే గణనీయంగా ఎక్కువ ఫిలోపోడియాను కలిగి ఉంది. ఆస్టియోబ్లాస్ట్ కణాల సంశ్లేషణ, విస్తరణ మరియు విస్తరణలో పాల్గొన్న జన్యువులలో కూడా TiC నియంత్రణ స్పష్టంగా కనిపిస్తుంది.

నానోస్ట్రక్చర్ చేయబడిన TiC పూత ద్వారా ద్వి దిశాత్మక క్రాస్-టాక్ కూడా ప్రేరేపించబడింది. ఇది q-RTPCR మరియు ELISA ద్వారా నిర్ధారించబడింది. నానోస్ట్రక్చర్డ్ పూత ద్వారా ఆస్టియోబ్లాస్ట్ మరియు టిసి సబ్‌స్ట్రేట్‌ల మధ్య పరస్పర శక్తులు కూడా పెరిగాయి.

TiC/Ni-3 నమూనా 30 nm వ్యాసం కలిగి ఉంది మరియు 830 C వద్ద చికిత్స చేయబడింది. SEM ఉపయోగించి ఈ నమూనా యొక్క క్రాస్ సెక్షనల్ చిత్రం పొందబడింది. TiC కణం Ni NPలతో ఏకరీతిగా పంపిణీ చేయబడిందని ఈ చిత్రం చూపిస్తుంది. SEM చిత్రాలు కూడా TiC కణం గోళాకార NiNPలను కలిగి ఉన్నట్లు చూపుతుంది.

TiC/Ni-3 మరియు TiC/Ni-4 నమూనాలను 105-1 h కాలానికి 2 degC వద్ద ఎండబెట్టడం క్యాబినెట్‌లో ఎండబెట్టారు. TiC/Ni-3 మరియు TiC/Ni-4 కణాలు అప్పుడు సెంట్రిఫ్యూగేషన్ ద్వారా వేరు చేయబడ్డాయి. విభజన వివిధ పరిమాణాల కణాలను ఉత్పత్తి చేసింది. TiC-3 మరియు TiC-4 నమూనాలలో, అతిచిన్న కణాలు 30 nm వ్యాసం కలిగి ఉంటాయి.

RBOSCHCO గురించి

RBOSCHCO అనేది 12 సంవత్సరాలకు పైగా అత్యుత్తమ నాణ్యత గల రసాయనాలు మరియు నానోమెటీరియల్స్‌ను అందించడంలో అనుభవం ఉన్న ఒక విశ్వసనీయమైన గ్లోబల్ కెమికల్ మెటీరియల్ సరఫరాదారు మరియు తయారీదారు. ఈ కంపెనీ USA, కెనడా, యూరప్, UAE, దక్షిణాఫ్రికా, టాంజానియా, కెన్యా, ఈజిప్ట్, నైజీరియా, కామెరూన్, ఉగాండా, టర్కీ, మెక్సికో, అజర్‌బైజాన్, బెల్జియం, సైప్రస్, చెక్ రిపబ్లిక్, బ్రెజిల్, చిలీ, అర్జెంటీనా, దుబాయ్, జపాన్, కొరియా, వియత్నాం, థాయ్‌లాండ్, మలేషియా, ఇండోనేషియా, ఆస్ట్రేలియా, జర్మనీ, ఫ్రాన్స్, ఇటలీ, పోర్చుగల్ మొదలైన అనేక దేశాలకు ఎగుమతి చేస్తుంది. ఒక ప్రముఖ నానోటెక్నాలజీ అభివృద్ధి తయారీదారుగా, RBOSCHCO మార్కెట్‌లో ఆధిపత్యం చెలాయిస్తుంది. మా వృత్తిపరమైన పని బృందం వివిధ పరిశ్రమల సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి, విలువను సృష్టించడానికి మరియు వివిధ సవాళ్లను సులభంగా ఎదుర్కోవడానికి సరైన పరిష్కారాలను అందిస్తుంది. మీరు టైటానియం కార్బైడ్ కోసం చూస్తున్నట్లయితే, దయచేసి మమ్మల్ని సంప్రదించండి లేదా [email protected] కు ఇమెయిల్ పంపండి.

(టైటానియం కార్బైడ్ – ద హార్డెస్ట్ మెటల్ కాంపౌండ్)