सिंटरिंग: Difference between revisions

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गर्मी और संघनन छोटे कणों को एक सघन थोक में फ्यूज कर देते हैं

सिंटरिंग द्वारा निर्मित क्लिंकर (सीमेंट) नोड्यूल सिंटरिंग या फ्रिटेज दबाव द्वारा सामग्री के ठोस द्रव्यमान को संकुचित करने और बनाने की प्रक्रिया है^[1] या गर्मी^[2] द्रवीकरण के बिंदु तक इसे पिघलाए बिना। धातु, चीनी मिट्टी की चीज़ें, प्लास्टिक और अन्य सामग्रियों के साथ उपयोग की जाने वाली निर्माण प्रक्रिया के हिस्से के रूप में सिंटरिंग होता है। सामग्रियों में परमाणु कणों की सीमाओं के पार फैलते हैं, कणों को एक साथ जोड़कर एक ठोस टुकड़ा बनाते हैं। क्योंकि सिंटरिंग तापमान को सामग्री के पिघलने बिंदु तक नहीं पहुंचना पड़ता है, सिंटरिंग को अक्सर टंगस्टन और मोलिब्डेनम जैसे अत्यधिक उच्च पिघलने वाले बिंदुओं वाली सामग्री के लिए आकार देने की प्रक्रिया के रूप में चुना जाता है। धातुकर्म पाउडर से संबंधित प्रक्रियाओं में सिंटरिंग के अध्ययन को पाउडर धातुकर्म के रूप में जाना जाता है। सिंटरिंग का एक उदाहरण तब देखा जा सकता है जब एक गिलास पानी में बर्फ के टुकड़े एक दूसरे से चिपक जाते हैं, जो पानी और बर्फ के बीच के तापमान के अंतर से संचालित होता है। दबाव से चलने वाले सिंटरिंग के उदाहरण एक ग्लेशियर में हिमपात का संघनन है, या एक साथ ढीली बर्फ को दबाकर एक कठोर स्नोबॉल का निर्माण करना है। सिंटरिंग द्वारा उत्पादित सामग्री को सिंटर कहा जाता है। सिंटर शब्द मध्य उच्च जर्मन से आया है sinter, अंग्रेजी का सजातीय शब्द: सिंडर।

सामान्य सिंटरिंग

सिंटरिंग टूल का क्रॉस सेक्शन और सिंटर्ड पार्ट

सिंटरिंग को आम तौर पर तब सफल माना जाता है जब प्रक्रिया सरंध्रता को कम करती है और शक्ति, विद्युत चालकता, पारभासकता और तापीय चालकता जैसे गुणों को बढ़ाती है। कुछ विशेष मामलों में, सरंध्रता को संरक्षित करते हुए सामग्री की ताकत बढ़ाने के लिए सिंटरिंग को सावधानी से लागू किया जाता है (उदाहरण के लिए फिल्टर या उत्प्रेरक में, जहां गैस अवशोषक प्राथमिकता है)। फायरिंग प्रक्रिया के दौरान, प्रक्रिया के अंत में छोटे छिद्रों के अंतिम उन्मूलन के लिए पाउडर के बीच गर्दन के गठन से शुरू होने पर, परमाणु प्रसार विभिन्न चरणों में पाउडर सतह के उन्मूलन को चलाता है। सघनता के लिए प्रेरणा शक्ति सतह क्षेत्र में कमी और ठोस-वाष्प इंटरफेस के प्रतिस्थापन द्वारा सतह मुक्त ऊर्जा को कम करने से मुक्त ऊर्जा (थर्मोडायनामिक्स) में परिवर्तन है। यह कुल मुक्त ऊर्जा में शुद्ध कमी के साथ नए लेकिन कम ऊर्जा वाले ठोस-ठोस इंटरफेस बनाता है। एक सूक्ष्म पैमाने पर, भौतिक स्थानांतरण दबाव में परिवर्तन और घुमावदार सतह पर मुक्त ऊर्जा में अंतर से प्रभावित होता है। यदि कण का आकार छोटा है (और इसकी वक्रता अधिक है), तो ये प्रभाव परिमाण में बहुत बड़े हो जाते हैं। जब वक्रता की त्रिज्या कुछ माइक्रोमीटर से कम होती है, तो ऊर्जा में परिवर्तन बहुत अधिक होता है, जो मुख्य कारणों में से एक है कि बहुत सी सिरेमिक तकनीक ठीक-कण सामग्री के उपयोग पर आधारित है।^[3] बंधन क्षेत्र से कण आकार का अनुपात शक्ति और विद्युत चालकता जैसे गुणों के लिए एक निर्धारित कारक है। वांछित बंधन क्षेत्र प्राप्त करने के लिए, तापमान और प्रारंभिक अनाज के आकार को सिंटरिंग प्रक्रिया पर ठीक से नियंत्रित किया जाता है। स्थिर अवस्था में, कण त्रिज्या और वाष्प का दबाव समानुपाती होता है (p₀)^2/3 और (p₀)^1/3, क्रमशः।^[3] ठोस-अवस्था प्रक्रियाओं के लिए शक्ति का स्रोत गर्दन और कण की सतह के बीच मुक्त या रासायनिक संभावित ऊर्जा में परिवर्तन है। यह ऊर्जा संभव सबसे तेज़ साधनों के माध्यम से सामग्री का स्थानांतरण करती है; यदि कण आयतन या कणों के बीच अनाज की सीमा से स्थानांतरण होता है, तो कणों की संख्या कम हो जाएगी और छिद्र नष्ट हो जाएंगे। समान आकार के कई छिद्रों वाले नमूनों में ताकना उन्मूलन सबसे तेज़ होता है क्योंकि सीमा प्रसार दूरी सबसे छोटी होती है। प्रक्रिया के बाद के हिस्सों के दौरान, सीमा से सीमा और जाली प्रसार महत्वपूर्ण हो जाते हैं।^[3] सिंटरिंग प्रक्रिया के लिए तापमान का नियंत्रण बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि अनाज-सीमा प्रसार और आयतन प्रसार तापमान, कण आकार, कण वितरण, सामग्री संरचना और अक्सर सिंटरिंग वातावरण के अन्य गुणों पर बहुत अधिक निर्भर करता है।^[3]

सिरेमिक सिंटरिंग

Template:Unref section सिंटरिंग [[कुंभकारी

सिंटरिंग कुंभकारी और अन्य सिरेमिक वस्तुओं के निर्माण में उपयोग की जाने वाली फायरिंग प्रक्रिया का हिस्सा है। ये वस्तुएं कांच, अल्युमिना, जिरकोनियम(IV) ऑक्साइड, सिलिका, मैग्नीशिया (खनिज)खनिज), चूना (खनिज), बेरिलियम ऑक्साइड और फेरिक ऑक्साइड जैसे पदार्थों से बनी हैं। कुछ सिरेमिक कच्चे माल में मिट्टी की तुलना में पानी के लिए कम आत्मीयता और कमप्लास्टिसिटी इंडेक्स होता है, जिसके लिए सिंटरिंग से पहले चरणों में कार्बनिक योजक की आवश्यकता होती है। पाउडर के सिंटरिंग के माध्यम से सिरेमिक वस्तुओं को बनाने की सामान्य प्रक्रिया में शामिल हैं:

घोल बनाने के लिए पानी, बाइंडर (सामग्री), विलोकुलक और बिना पकाए सिरेमिक पाउडर को मिलाना
घोल को फुहारशुष्कन करना
स्प्रे सूखे पाउडर को सांचे में डालकर हरे रंग की तत्व (बिना सिले सिरेमिक आइटम) बनाने के लिए इसे दबाएं
बाइंडर को जलाने के लिए ग्रीन तत्व को कम तापमान पर गर्म करना
सिरेमिक कणों को एक साथ फ्यूज करने के लिए उच्च तापमान पर सिंटरिंग।

चरण परिवर्तन, कांच के संक्रमण और गलनांक से जुड़े सभी विशिष्ट तापमान, एक विशेष सिरेमिक निर्माण (यानी, पूंछ और फ्रिट्स) के सिंटराइजेशन चक्र के दौरान होने वालेऑप्टिकल डिलेटोमीटर थर्मल विश्लेषण के दौरान विस्तार-तापमान वक्रों को देखकर आसानी से प्राप्त किए जा सकते हैं। वास्तव में, sinterisation सामग्री के एक उल्लेखनीय संकोचन के साथ जुड़ा हुआ है क्योंकि कांच के चरण उनके संक्रमण तापमान तक पहुंचने के बाद प्रवाहित होते हैं, और ख़स्ता संरचना को मजबूत करना शुरू करते हैं और सामग्री की सरंध्रता को काफी कम करते हैं।

सिंटरिंग उच्च तापमान पर किया जाता है। इसके अतिरिक्त, एक दूसरे और/या तीसरे बाहरी बल (जैसे दबाव, विद्युत प्रवाह) का उपयोग किया जा सकता है। आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला दूसरा बाहरी बल दबाव है। केवल हीटिंग द्वारा की जाने वाली सिंटरिंग को आम तौर पर "दबाव रहित सिंटरिंग" कहा जाता है, जो ग्रेडेड मेटल-सिरेमिक कंपोजिट के साथ संभव है, एक नैनोपार्टिकल सिंटरिंग सहायता और बल्क मोल्डिंग तकनीक का उपयोग करता है। 3D आकृतियों के लिए उपयोग किए जाने वाले संस्करण को गर्म आइसोस्टैटिक प्रेसिंग कहा जाता है।

सिंटरिंग के दौरान भट्ठी में उत्पाद के कुशल स्टैकिंग की अनुमति देने और भागों को एक साथ चिपकाने से रोकने के लिए, कई निर्माता सिरेमिक पाउडर सेपरेटर शीट्स का उपयोग करके बर्तन को अलग करते हैं। ये चादरें एल्यूमिना, ज़िरकोनिया और मैग्नेशिया जैसी विभिन्न सामग्रियों में उपलब्ध हैं। उन्हें अतिरिक्त रूप से सूक्ष्म, मध्यम और मोटे कण आकार द्वारा वर्गीकृत किया जाता है। सामग्री और कण आकार को पाप किए जा रहे बर्तन से मिलान करके, भट्ठी के लोडिंग को अधिकतम करते हुए सतह की क्षति और संदूषण को कम किया जा सकता है।

धात्विक चूर्ण की सिंटरिंग

लौह चूर्ण

अधिकांश, यदि सभी नहीं, [कौन?] धातुओं को निसादित किया जा सकता है। यह विशेष रूप से निर्वात में उत्पादित शुद्ध धातुओं पर लागू होता है जो सतह संदूषण से ग्रस्त नहीं होते हैं। वायुमंडलीय दबाव के तहत सिंटरिंग के लिए एक सुरक्षात्मक गैस के उपयोग की आवश्यकता होती है, जो अक्सर एंडोथर्मिक गैस होती है। सिंटरिंग, बाद में फिर से काम करने के साथ, भौतिक गुणों की एक बड़ी श्रृंखला का उत्पादन कर सकता है। घनत्व, मिश्रधातु और ताप उपचार में परिवर्तन विभिन्न उत्पादों की भौतिक विशेषताओं को बदल सकते हैं। उदाहरण के लिए, निसादित लोहे के चूर्ण का यंग मापांक एन, सिंटरिंग समय, मिश्रधातु, या मूल पाउडर में कम सिंटरिंग तापमान के लिए कण आकार के प्रति कुछ हद तक असंवेदनशील रहता है, लेकिन अंतिम उत्पाद के घनत्व पर निर्भर करता है:

E_{n}/E=(D/d)^{3.4}

जहाँ D घनत्व है, E यंग का मापांक है और d लोहे का अधिकतम घनत्व है।

सिंटरिंग स्थिर है जब कुछ बाहरी परिस्थितियों में एक धातु पाउडर सह-अवधि प्रदर्शित कर सकता है, और फिर भी ऐसी स्थितियों को हटा दिए जाने पर अपने सामान्य व्यवहार में वापस आ जाता है। ज्यादातर मामलों में, अनाज के संग्रह का घनत्व बढ़ जाता है क्योंकि सामग्री रिक्तियों में प्रवाहित होती है, जिससे समग्र मात्रा में कमी आती है। सिंटरिंग के दौरान होने वाले बड़े आंदोलनों में रीपैकिंग द्वारा कुल सरंध्रता में कमी होती है, इसके बाद वाष्पीकरण और प्रसार से संघनन के कारण सामग्री परिवहन होता है। अंतिम चरणों में, धातु के परमाणु क्रिस्टल की सीमाओं के साथ आंतरिक छिद्रों की दीवारों की ओर बढ़ते हैं, वस्तु के आंतरिक बल्क से द्रव्यमान का पुनर्वितरण करते हैं और छिद्रों की दीवारों को चिकना करते हैं। इस आंदोलन के लिए भूतल तनाव प्रेरक शक्ति है।

सिंटरिंग का एक विशेष रूप (जिसे अभी भी पाउडर धातु विज्ञान का हिस्सा माना जाता है) तरल-अवस्था सिंटरिंग है जिसमें कम से कम एक लेकिन सभी तत्व तरल अवस्था में नहीं होते हैं। सीमेंटेड कार्बाइड और टंगस्टन कार्बाइड बनाने के लिए लिक्विड-स्टेट सिंटरिंग की आवश्यकता होती है।

विशेष रूप से निसादित कांस्य का उपयोग अक्सर असर (यांत्रिक) के लिए एक सामग्री के रूप में किया जाता है, क्योंकि इसकी सरंध्रता स्नेहक को इसके माध्यम से प्रवाहित करने या इसके भीतर कैद रहने की अनुमति देती है। निसादित तांबे का उपयोग कुछ प्रकार के वेग पाइप निर्माण में एक विकिंग संरचना के रूप में किया जा सकता है, जहां सरंध्रता एक तरल एजेंट को केशिका क्रिया के माध्यम से झरझरा सामग्री के माध्यम से स्थानांतरित करने की अनुमति देती है। मोलिब्डेनम, टंगस्टन, रेनीयाम, टैंटलम, आज़मियम और कार्बन जैसे उच्च गलनांक वाली सामग्रियों के लिए, सिंटरिंग कुछ व्यवहार्य निर्माण प्रक्रियाओं में से एक है। इन मामलों में, बहुत कम सरंध्रता वांछनीय है और अक्सर प्राप्त की जा सकती है।

निसादित धातु के पाउडर का उपयोग भंगुरता शॉटगन के गोले बनाने के लिए किया जाता है, जिसे ब्रीचिंग राउंड कहा जाता है, जैसा कि सेना और स्वाट टीमों द्वारा एक बंद कमरे में प्रवेश करने के लिए जल्दी से उपयोग किया जाता है। इन शॉटगन के गोले को रिकोशेटिंग या दरवाजे के माध्यम से घातक गति से उड़कर जीवन को जोखिम में डाले बिना दरवाजे के डेडबोल्ट, ताले और टिका को नष्ट करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। वे जिस वस्तु से टकराते हैं उसे नष्ट करके काम करते हैं और फिर अपेक्षाकृत हानिरहित पाउडर में फैल जाते हैं।

फ़िल्टर तत्व को पुन: उत्पन्न करने की क्षमता को बनाए रखते हुए उच्च तापमान प्रतिरोध की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में निसादित कांस्य और स्टेनलेस स्टील का उपयोग फ़िल्टर सामग्री के रूप में किया जाता है। उदाहरण के लिए, भोजन और फार्मास्युटिकल अनुप्रयोगों में भाप को छानने के लिए निसादित स्टेनलेस स्टील तत्वों का उपयोग किया जाता है, और वायुयान हाइड्रोलिक सिस्टम में निसादित कांस्य।

चांदी और सोने जैसी कीमती धातुओं वाले पाउडर की सिंटरिंग का उपयोग छोटे गहने बनाने के लिए किया जाता है। सुपरक्रिस्टल में कोलाइडल सिल्वर नैनोक्यूब के बाष्पीकरणीय स्व-संयोजन को 200 डिग्री सेल्सियस से कम तापमान पर विद्युत जोड़ों के सिंटरिंग की अनुमति देने के लिए दिखाया गया है।^[4]

लाभ

पाउडर प्रौद्योगिकी के विशेष लाभों में शामिल हैं:

आरंभिक सामग्री में बहुत उच्च स्तर की शुद्धता (बहुविकल्पी)और एकरूपता
शुद्धता का संरक्षण, सरल बाद की निर्माण प्रक्रिया (कम चरणों) के कारण जो इसे संभव बनाता है
इनपुट चरणों के दौरान स्फटिक आकार के नियंत्रण द्वारा दोहराए जाने वाले संचालन के विवरण का स्थिरीकरण
अलग-अलग पाउडर कणों के बीच बाध्यकारी संपर्क की अनुपस्थिति - या "समावेशन" (स्ट्रिंगिंग कहा जाता है) - जैसा अक्सर पिघलने की प्रक्रिया में होता है
अनाज के दिशात्मक बढ़ाव के उत्पादन के लिए किसी विकृति की आवश्यकता नहीं है
नियंत्रित, समान सरंध्रता की सामग्री का उत्पादन करने की क्षमता।
लगभग जाल के आकार की वस्तुओं का उत्पादन करने की क्षमता।
ऐसी सामग्री का उत्पादन करने की क्षमता जिसे किसी अन्य तकनीक द्वारा उत्पादित नहीं किया जा सकता है।
टर्बाइन ब्लेड जैसी उच्च शक्ति वाली सामग्री बनाने की क्षमता।
सिंटरिंग के बाद हैंडलिंग की यांत्रिक शक्ति अधिक हो जाती है।

साहित्य में प्रसंस्करण स्तर पर ठोस/ठोस-चरण यौगिकों या ठोस/पिघल मिश्रण का उत्पादन करने के लिए सिंटरिंग असमान सामग्री पर कई संदर्भ शामिल हैं। रासायनिक, यांत्रिक या भौतिक प्रक्रियाओं के माध्यम से लगभग किसी भी पदार्थ को पाउडर के रूप में प्राप्त किया जा सकता है, इसलिए मूल रूप से किसी भी सामग्री को सिंटरिंग के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है। जब शुद्ध तत्वों को सिंटर किया जाता है, तो बचा हुआ पाउडर अभी भी शुद्ध होता है, इसलिए इसे पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है।

नुकसान

पाउडर प्रौद्योगिकी के विशेष नुकसान में शामिल हैं:

ब्लास्ट फर्नेस में 100% सिंटर (लौह अयस्क) चार्ज नहीं किया जा सकता है
सिंटरिंग एक समान आकार नहीं बना सकता है
सिंटरिंग से पहले उत्पादित सूक्ष्म और नैनोस्ट्रक्चर अक्सर नष्ट हो जाते हैं।

प्लास्टिक सिंटरिंग

प्लास्टिक सामग्री उन अनुप्रयोगों के लिए सिंटरिंग द्वारा बनाई जाती है जिनके लिए विशिष्ट सरंध्रता की सामग्री की आवश्यकता होती है। निसादित प्लास्टिक झरझरा घटकों का उपयोग निस्पंदन में और द्रव और गैस प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। सिंटर्ड प्लास्टिक का उपयोग उन अनुप्रयोगों में किया जाता है जिनके लिए कास्टिक द्रव पृथक्करण प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है जैसे कि व्हाइटबोर्ड मार्करों में निब, इनहेलर फिल्टर, और पैकेजिंग सामग्री पर कैप और लाइनर्स के लिए वेंट।^[5] निसादित अति उच्च आणविक भार पॉलीथीन सामग्री का उपयोग स्की और स्नोबोर्ड आधार सामग्री के रूप में किया जाता है। झरझरा बनावट आधार सामग्री की संरचना के भीतर मोम को बनाए रखने की अनुमति देती है, इस प्रकार एक अधिक टिकाऊ मोम कोटिंग प्रदान करती है।

तरल चरण सिंटरिंग

ऐसी सामग्रियों के लिए जिन्हें सिंटर करना मुश्किल होता है, लिक्विड फेज सिंटरिंग नामक एक प्रक्रिया का आमतौर पर उपयोग किया जाता है। जिन सामग्रियों के लिए तरल चरण सिंटरिंग आम है, वे हैं Si3N4, WC, सिलिकन कार्बाइड, और बहुत कुछ। तरल चरण सिंटरिंग पाउडर में एक योजक जोड़ने की प्रक्रिया है जो मैट्रिक्स चरण से पहले पिघल जाएगी। लिक्विड फेज सिंटरिंग की प्रक्रिया में तीन चरण होते हैं:

पुनर्व्यवस्था - जैसे ही तरल पिघलता है केशिका क्रिया तरल को छिद्रों में खींच लेगी और अनाज को अधिक अनुकूल पैकिंग व्यवस्था में पुनर्व्यवस्थित करने का कारण बनेगी।
समाधान-वर्षा - उन क्षेत्रों में जहां केशिका दबाव अधिक होता है (कण एक साथ बंद होते हैं) परमाणु अधिमानतः समाधान में चले जाते हैं और फिर कम रासायनिक क्षमता वाले क्षेत्रों में अवक्षेपित हो जाते हैं जहां कण करीब या संपर्क में नहीं होते हैं। इसे कॉन्टैक्ट फ्लैटनिंग कहते हैं। यह ठोस अवस्था सिंटरिंग में अनाज सीमा प्रसार के समान एक तरह से प्रणाली को सघन करता है। ओस्टवाल्ड पक्वन भी होगा जहां छोटे कण अधिमानतः विलयन में जाएंगे और बड़े कणों पर अवक्षेपित होकर सघनता की ओर ले जाएंगे।
अंतिम सघनता - ठोस कंकाल नेटवर्क का सघनीकरण, कुशलता से पैक किए गए क्षेत्रों से छिद्रों में तरल गति।

लिक्विड फेज सिंटरिंग के व्यावहारिक होने के लिए मेजर फेज को लिक्विड फेज में कम से कम थोड़ा घुलनशील होना चाहिए और सॉलिड पार्टिकुलेट नेटवर्क के किसी भी बड़े सिंटरिंग से पहले एडिटिव पिघल जाना चाहिए, अन्यथा अनाज की पुनर्व्यवस्था नहीं होगी। नैनोकण अग्रदूत फिल्मों से पतली अर्धचालक परतों के दाने के विकास में सुधार के लिए तरल चरण सिंटरिंग को सफलतापूर्वक लागू किया गया था।^[6]

इलेक्ट्रिक करंट असिस्टेड सिंटरिंग

ये तकनीकें सिंटरिंग को चलाने या बढ़ाने के लिए विद्युत धाराओं का उपयोग करती हैं।^[7]^[8] अंग्रेजी इंजीनियर ए. जी. ब्लॉक्सम ने 1906 में वैक्यूम में एकदिश धाराका उपयोग करके सिंटरिंग पाउडर पर पहला पेटेंट पंजीकृत किया। उनके आविष्कारों का प्राथमिक उद्देश्य टंगस्टन या मोलिब्डेनम कणों को कॉम्पैक्ट करके तापदीप्त लैंप के लिए तंतुओं का औद्योगिक पैमाने पर उत्पादन था। लगाया गया करंट विशेष रूप से सतह के ऑक्साइड को कम करने में प्रभावी था जो तंतुओं के उत्सर्जन को बढ़ाता था।^[9]

1913 में, वेनट्रॉब और रश ने एक संशोधित सिंटरिंग विधि का पेटेंट कराया, जिसने दबाव के साथ विद्युत प्रवाह को संयोजित किया। अपवर्तन (धातु विज्ञान) के सिंटरिंग के साथ-साथ प्रवाहकीय कार्बाइड या नाइट्राइड पाउडर के लिए इस पद्धति के लाभ सिद्ध हुए। शुरुआती बोरॉन-कार्बन या सिलिकॉन-कार्बन पाउडर को विद्युत रूप से इन्सुलेटर (विद्युत)ट्यूब में रखा गया था और दो छड़ों से संपीड़ित किया गया था जो वर्तमान के लिए इलेक्ट्रोड के रूप में भी काम करता था। अनुमानित सिंटरिंग तापमान 2000 डिग्री सेल्सियस था।^[9]

संयुक्त राज्य अमेरिका में, सिंटरिंग को पहली बार 1922 में डुवल डी एड्रियन द्वारा पेटेंट कराया गया था। उनकी तीन-चरणीय प्रक्रिया का उद्देश्य ज़िरकोनियम डाइऑक्साइड, थोरिया या टैंटालिया जैसे ऑक्साइड सामग्री से गर्मी प्रतिरोधी ब्लॉकों का उत्पादन करना था। कदम थे:(i) मोल्डिंग (प्रक्रिया) पाउडर; (ii)इसे कंडक्टिंग बनाने के लिए लगभग 2500 डिग्री सेल्सियस पर एनीलिंग करना; (iii) वींट्राब और रश की विधि के अनुसार करंट-प्रेशर सिंटरिंग लागू करना।^[9]

डायरेक्ट करंट हीटिंग से पहले ऑक्साइड को खत्म करने के लिए कैपेसिटेंस डिस्चार्ज के माध्यम से उत्पादित चाप का उपयोग करने वाली सिंटरिंग को 1932 में जीएफ टेलर द्वारा पेटेंट कराया गया था। स्पंदित या वैकल्पिक करंट को नियोजित करने वाली सिंटरिंग विधियों की उत्पत्ति हुई, जो अंततः एक डायरेक्ट करंट पर आरोपित हो गई। उन तकनीकों को कई दशकों में विकसित किया गया है और 640 से अधिक पेटेंटों में संक्षेपित किया गया है।^[9]

इन तकनीकों में से सबसे प्रसिद्ध रेजिस्टेंस सिंटरिंग (जिसे गर्म दबाना भी कहा जाता है) और स्पार्क प्लाज्मा सिंटरिंग है, जबकि इलेक्ट्रो सिंटर फोर्जिंग इस क्षेत्र में नवीनतम प्रगति है।

स्पार्क प्लाज्मा सिंटरिंग

स्पार्क प्लाज्मा सिंटरिंग (एसपीएस) में, धातु/सिरेमिक पाउडर कॉम्पैक्ट के घनत्व को बढ़ाने के लिए बाहरी दबाव और एक विद्युत क्षेत्र को एक साथ लागू किया जाता है। हालांकि, व्यावसायीकरण के बाद यह निर्धारित किया गया था कि कोई प्लाज्मा नहीं है, इसलिए लेनेल द्वारा गढ़ा गया उचित नाम स्पार्क सिंटरिंग है। विद्युत क्षेत्र संचालित घनत्व सिंटरिंग को गर्म दबाने के एक रूप के साथ पूरक करता है, जिससे कम तापमान को सक्षम किया जा सके और सामान्य सिंटरिंग की तुलना में कम समय लगता है।^[10] कई वर्षों तक, यह अनुमान लगाया गया था कि कणों के बीच चिंगारी या प्लाज्मा का अस्तित्व सिंटरिंग में सहायता कर सकता है; हालांकि, हल्बर्ट और सहकर्मियों ने व्यवस्थित रूप से साबित कर दिया कि स्पार्क प्लाज्मा सिंटरिंग के दौरान उपयोग किए जाने वाले विद्युत पैरामीटर इसे (अत्यधिक) असंभव बनाते हैं।^[11] इसके प्रकाश में, "स्पार्क प्लाज्मा सिंटरिंग" नाम अप्रचलित हो गया है। सिंटरिंग समुदाय द्वारा फील्ड असिस्टेड सिंटरिंग तकनीक (FAST), इलेक्ट्रिक फील्ड असिस्टेड सिंटरिंग (EFAS) और डायरेक्ट करंट सिंटरिंग (DCS) जैसी शर्तों को लागू किया गया है।^[12] विद्युत प्रवाह के रूप में एक दिष्ट धारा (DC) स्पंद का उपयोग करके, चिंगारी प्लाज्मा, चिंगारी प्रभाव दबाव, जूल तापन, और एक विद्युत क्षेत्र प्रसार प्रभाव बनाया जाएगा।^[13]ग्रेफाइट डाई डिज़ाइन और इसकी असेंबली को संशोधित करके, स्पार्क प्लाज्मा सिंटरिंग सुविधा में दबाव रहित सिंटरिंग करना संभव है। इस संशोधित डाई डिज़ाइन सेटअप को पारंपरिक दबाव रहित सिंटरिंग और स्पार्क प्लाज़्मा सिंटरिंग तकनीकों दोनों के लाभों के तालमेल के लिए बताया गया है।^[14]

इलेक्ट्रो सिंटर फोर्जिंग

इलेक्ट्रो सिंटर फोर्जिंग एक इलेक्ट्रिक करंट असिस्टेड सिंटरिंग (ECAS) तकनीक है जोकैपेसिटर डिस्चार्ज सिंटरिंग से उत्पन्न हुई है। इसका उपयोग डायमंड मेटल मैट्रिक्स कंपोजिट के उत्पादन के लिए किया जाता है और कठोर धातुओं,^[15] नाइटिनोल^[16] और अन्य धातुओं और इंटरमेटेलिक्स के उत्पादन के लिए मूल्यांकन किया जाता है। यह बहुत कम सिंटरिंग समय की विशेषता है, जिससे मशीनों को संघनन प्रेस के समान गति से सिंटर करने की अनुमति मिलती है।

दबाव रहित सिंटरिंग

दबाव रहित सिंटरिंग बिना दबाव के एक पाउडर कॉम्पैक्ट (कभी-कभी बहुत उच्च तापमान पर, पाउडर के आधार पर) का सिंटरिंग होता है। यह अंतिम घटक में घनत्व भिन्नता से बचा जाता है, जो कि अधिक पारंपरिक गर्म दबाव विधियों के साथ होता है।^[17]

पाउडर कॉम्पैक्ट (यदि एक सिरेमिक) स्लिप कास्टिंग, इंजेक्शन मोल्डिंग और आइसोस्टैटिक प्रेस द्वारा बनाया जा सकता है। प्रीइंटरिंग के बाद, अंतिम ग्रीन कॉम्पैक्ट को पाप करने से पहले उसके अंतिम आकार में मशीनीकृत किया जा सकता है।

दबाव रहित सिंटरिंग के साथ तीन अलग-अलग हीटिंग शेड्यूल किए जा सकते हैं: हीटिंग की निरंतर दर (CRH), रेट-नियंत्रित सिंटरिंग (RCS), और टू-स्टेप सिंटरिंग (TSS)। मिट्टी के पात्र की सूक्ष्म संरचना और दाने का आकार प्रयुक्त सामग्री और विधि के आधार पर भिन्न हो सकता है।^[17]

हीटिंग की स्थिर-दर (CRH), जिसे तापमान-नियंत्रित सिंटरिंग के रूप में भी जाना जाता है, में सिंटरिंग तापमान तक स्थिर दर पर ग्रीन कॉम्पैक्ट को गर्म करना शामिल है।^[18] सीआरएच विधि के लिए सिंटरिंग तापमान और सिंटरिंग दर को अनुकूलित करने के लिए जिरकोनिया के साथ प्रयोग किए गए हैं। परिणामों से पता चला कि अनाज के आकार समान थे जब नमूनों को एक ही घनत्व में पाप किया गया था, यह साबित करते हुए कि अनाज का आकार सीआरएच तापमान मोड के बजाय नमूना घनत्व का एक कार्य है।

दर-नियंत्रित सिंटरिंग (आरसीएस) में, ओपन-पोरसिटी चरण में घनत्व दर सीआरएच विधि की तुलना में कम है।^[18] परिभाषा के अनुसार, ओपन-पोरसिटी चरण में सापेक्षिक घनत्व, ρrel, 90% से कम है। हालांकि इससे छिद्रों को अनाज की सीमाओं से अलग होने से रोकना चाहिए, यह सांख्यिकीय रूप से सिद्ध हो गया है कि आरसीएस ने एल्यूमिना, जिरकोनिया और सेरिया के नमूनों के लिए सीआरएच की तुलना में छोटे अनाज के आकार का उत्पादन नहीं किया।^[17]

टू-स्टेप सिंटरिंग (TSS) दो अलग-अलग सिंटरिंग तापमान का उपयोग करता है। पहले सिंटरिंग तापमान को सैद्धांतिक नमूना घनत्व के 75% से अधिक सापेक्ष घनत्व की गारंटी देनी चाहिए। यह शरीर से सुपरक्रिटिकल पोर्स को हटा देगा। इसके बाद सैंपल को ठंडा किया जाएगा और डेंसिफिकेशन पूरा होने तक दूसरे सिंटरिंग तापमान पर रखा जाएगा। CRH की तुलना में TSS द्वारा क्यूबिक ज़िरकोनिया और क्यूबिक स्ट्रोंटियम टाइटेनेट के अनाज को काफी परिष्कृत किया गया था। हालांकि, अन्य सिरेमिक सामग्रियों में अनाज के आकार में परिवर्तन, जैसे टेट्रागोनल ज़िरकोनिया और हेक्सागोनल एल्यूमिना, सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण नहीं थे।^[17]

माइक्रोवेव सिंटरिंग

माइक्रोवेव सिंटरिंग में, गर्मी कभी-कभी सामग्री के भीतर आंतरिक रूप से उत्पन्न होती है, बजाय बाहरी ताप स्रोत से सतही विकिरण ताप हस्तांतरण के माध्यम से। कुछ सामग्री युगल में विफल होती हैं और अन्य भाग-दौड़ का व्यवहार प्रदर्शित करती हैं, इसलिए यह उपयोगिता में प्रतिबंधित है। माइक्रोवेव सिंटरिंग का एक लाभ छोटे भार के लिए तेजी से गर्म करना है, जिसका अर्थ है कि सिंटरिंग तापमान तक पहुंचने के लिए कम समय की आवश्यकता होती है, कम ताप ऊर्जा की आवश्यकता होती है और उत्पाद के गुणों में सुधार होता है।^[19]

माइक्रोवेव सिंटरिंग की विफलता यह है कि यह आम तौर पर एक समय में केवल एक कॉम्पैक्ट सिंटर करता है, इसलिए कलाकारों के लिए एक तरह की सिंटरिंग वाली स्थितियों को छोड़कर समग्र उत्पादकता खराब हो जाती है। चूंकि माइक्रोवेव उच्च चालकता और उच्च पारगम्यता (विद्युत चुंबकत्व) वाली सामग्रियों में केवल एक छोटी दूरी तक प्रवेश कर सकते हैं, इसलिए माइक्रोवेव सिंटरिंग के लिए विशेष सामग्री में माइक्रोवेव की प्रवेश गहराई के आसपास एक कण आकार के साथ पाउडर में नमूना वितरित करने की आवश्यकता होती है। सिंटरिंग प्रक्रिया और साइड-रिएक्शन एक ही तापमान पर माइक्रोवेव सिंटरिंग के दौरान कई गुना तेजी से चलते हैं, जिसके परिणामस्वरूप पाप किए गए उत्पाद के लिए अलग-अलग गुण होते हैं।^[19]

इस तकनीक को निसादित बायोसेरामिक में बारीक अनाज/नैनो आकार के अनाज को बनाए रखने में काफी प्रभावी माना जाता है। मैग्नीशियम फॉस्फेट और कैल्शियम फॉस्फेट ऐसे उदाहरण हैं जिन्हें माइक्रोवेव सिंटरिंग तकनीक के माध्यम से संसाधित किया गया है।^[20]

सघनता, विट्रीफिकेशन और अनाज वृद्धि

सिंटरिंग व्यवहार में सघनता और अनाज वृद्धि दोनों का नियंत्रण है। घनत्व एक नमूने में सरंध्रता को कम करने का कार्य है, जिससे यह सघन हो जाता है। अनाज की वृद्धि औसत अनाज के आकार को बढ़ाने के लिए अनाज की सीमा गति और ओस्टवाल्ड पकने की प्रक्रिया है। उच्च आपेक्षिक घनत्व और छोटे दाने के आकार, दोनों से कई गुण (यांत्रिक शक्ति, विद्युत टूटने की शक्ति, आदि) लाभान्वित होते हैं। इसलिए, प्रसंस्करण के दौरान इन गुणों को नियंत्रित करने में सक्षम होना उच्च तकनीकी महत्व का है। चूंकि चूर्ण के घनत्व के लिए उच्च तापमान की आवश्यकता होती है, सिंटरिंग के दौरान अनाज की वृद्धि स्वाभाविक रूप से होती है। इस प्रक्रिया को कम करना कई इंजीनियरिंग सिरेमिक के लिए महत्वपूर्ण है। रसायन विज्ञान और अभिविन्यास की कुछ शर्तों के तहत, सिंटरिंग के दौरान कुछ अनाज अपने पड़ोसियों की कीमत पर तेजी से बढ़ सकते हैं। यह घटना, जिसे असामान्य अनाज वृद्धि (एजीजी) के रूप में जाना जाता है, के परिणामस्वरूप अनाज के आकार का एक बिमोडल वितरण होता है, जिसके यांत्रिक, ढांकता हुआ और निसादित सामग्री के थर्मल प्रदर्शन के परिणाम होते हैं।

सघनता को त्वरित गति से होने के लिए आवश्यक है कि (1) तरल चरण की मात्रा जो आकार में बड़ी हो, (2) तरल में ठोस की लगभग पूर्ण घुलनशीलता, और (3) ठोस का गीला होना तरल। घनत्व के पीछे की शक्ति ठीक ठोस कणों के बीच स्थित तरल चरण के केशिका दबाव से ली गई है। जब तरल चरण ठोस कणों को भिगोता है, तो कणों के बीच का प्रत्येक स्थान एक केशिका बन जाता है जिसमें पर्याप्त केशिका दबाव विकसित होता है। सबमाइक्रोमीटर कण आकार के लिए, 0.1 से 1 माइक्रोमीटर के व्यास वाले केशिकाएं सिलिकेट तरल पदार्थ के लिए 175 पाउंड प्रति वर्ग इंच (1,210 kPa) से 1,750 पाउंड प्रति वर्ग इंच (12,100 kPa) की सीमा में और 975 की सीमा में दबाव विकसित करती हैं। तरल कोबाल्ट जैसी धातु के लिए पाउंड प्रति वर्ग इंच (6,720 kPa) से 9,750 पाउंड प्रति वर्ग इंच (67,200 kPa)।^[3]

घनत्व के लिए निरंतर केशिका दबाव की आवश्यकता होती है जहां केवल समाधान-वर्षा सामग्री स्थानांतरण घनत्व उत्पन्न नहीं करेगा। आगे सघनता के लिए, अतिरिक्त कण संचलन जबकि कण कण-विकास से गुजरता है और कण-आकार में परिवर्तन होता है। सिकुड़न का परिणाम तब होता है जब तरल कणों के बीच फिसल जाता है और संपर्क के बिंदुओं पर दबाव बढ़ जाता है जिससे सामग्री संपर्क क्षेत्रों से दूर चली जाती है, कण केंद्रों को एक दूसरे के पास आने के लिए मजबूर करती है।^[3]

तरल-चरण सामग्री के सिंटरिंग में इसके व्यास के आनुपातिक आवश्यक केशिका दबाव बनाने के लिए एक महीन दाने वाला ठोस चरण शामिल होता है, और तरल सांद्रता को सीमा के भीतर आवश्यक केशिका दबाव भी बनाना चाहिए, अन्यथा प्रक्रिया समाप्त हो जाती है। विट्रीफिकेशन दर छिद्र के आकार, चिपचिपाहट और तरल चरण की मात्रा पर निर्भर करती है, जो समग्र संरचना की चिपचिपाहट और सतह के तनाव की ओर ले जाती है। घनत्व के लिए तापमान निर्भरता प्रक्रिया को नियंत्रित करती है क्योंकि उच्च तापमान पर चिपचिपाहट कम हो जाती है और तरल सामग्री बढ़ जाती है। इसलिए, जब संरचना और प्रसंस्करण में परिवर्तन किए जाते हैं, तो यह विट्रीफिकेशन प्रक्रिया को प्रभावित करेगा।^[3]

सिंटरिंग तंत्र

माइक्रोस्ट्रक्चर के माध्यम से परमाणुओं के प्रसार से सिंटरिंग होता है। यह प्रसार रासायनिक क्षमता के एक ढाल के कारण होता है - परमाणु उच्च रासायनिक क्षमता वाले क्षेत्र से कम रासायनिक क्षमता वाले क्षेत्र में चले जाते हैं। एक स्थान से दूसरे स्थान पर जाने के लिए परमाणु जिन विभिन्न रास्तों का सहारा लेते हैं, वे सिंटरिंग मैकेनिज्म हैं। छह सामान्य तंत्र हैं:

सतह प्रसार - एक कण की सतह के साथ परमाणुओं का प्रसार
वाष्प परिवहन - परमाणुओं का वाष्पीकरण जो एक अलग सतह पर संघनित होता है
सतह से जाली प्रसार - सतह से परमाणु जाली के माध्यम से फैलते हैं
कण सीमा से जाली प्रसार - कण सीमा से परमाणु जाली के माध्यम से फैलता है
ग्रेन बाउंड्री डिफ्यूज़न - ग्रेन बाउंड्री के साथ परमाणु विसरित होते हैं
प्लास्टिक विरूपण - अव्यवस्था गति के कारण पदार्थ का प्रवाह होता है।

इसके अलावा, सघनता और गैर-घनत्व तंत्र के बीच अंतर करना चाहिए। ऊपर दिए गए 1-3 गैर-सघन हैं - वे सतह से परमाणु लेते हैं और उन्हें दूसरी सतह या उसी सतह के हिस्से पर पुनर्व्यवस्थित करते हैं। ये तंत्र सरंध्रता के अंदर पदार्थ को बस पुनर्व्यवस्थित करते हैं और छिद्रों को सिकोड़ने का कारण नहीं बनते हैं। तंत्र 4-6 सघन तंत्र हैं - परमाणुओं को बल्क से छिद्रों की सतह पर ले जाया जाता है, जिससे सरंध्रता समाप्त हो जाती है और नमूने का घनत्व बढ़ जाता है।

अन्न वृद्धि

ग्रेन बाउंड्री (जीबी) एक ही रासायनिक और जाली संरचना के आसन्न क्रिस्टलीय (या अनाज) के बीच संक्रमण क्षेत्र या इंटरफ़ेस है, जिसे चरण सीमा के साथ भ्रमित नहीं किया जाना चाहिए। आसन्न अनाजों में जाली का समान अभिविन्यास नहीं होता है, इस प्रकार जीबी में परमाणुओं को क्रिस्टल में जाली के सापेक्ष स्थानांतरित कर दिया जाता है। अनाज के क्रिस्टल जाली में परमाणुओं की तुलना में जीबी में परमाणुओं की स्थानांतरित स्थिति के कारण उनके पास उच्च ऊर्जा स्थिति होती है। यह अपूर्णता है जो जीबी को चुनिंदा रूप से खोदना संभव बनाती है जब कोई चाहता है कि सूक्ष्म संरचना दिखाई दे।^[21]

इसकी ऊर्जा को कम करने का प्रयास नमूना के भीतर एक मेटास्टेबल राज्य तक पहुंचने के लिए सूक्ष्म संरचना के मोटे होने की ओर जाता है। इसमें इसके जीबी क्षेत्र को कम करना और इसकी ऊर्जा को कम करने के लिए इसकी स्थलीय संरचना को बदलना शामिल है। अनाज की यह वृद्धि या तो सामान्य या असामान्य हो सकती है, एक सामान्य अनाज की वृद्धि को नमूने में सभी अनाजों की समान वृद्धि और आकार की विशेषता है। अनाज का असामान्य विकास तब होता है जब कुछ अनाज शेष बहुमत से बहुत बड़ा हो जाता है।^[22]

अनाज सीमा ऊर्जा/तनाव

जीबी में परमाणु सामान्य रूप से थोक सामग्री में उनके समतुल्य की तुलना में उच्च ऊर्जा अवस्था में होते हैं। यह उनके अधिक खिंचे हुए बंधनों के कारण होता है, जो एक जीबी तनाव को जन्म देता है $\sigma _{GB}$ .। यह अतिरिक्त ऊर्जा जो परमाणुओं के पास होती है, कण सीमा ऊर्जा कहलाती है, $\gamma _{GB}$ । अनाज इस अतिरिक्त ऊर्जा को कम करना चाहेगा, इस प्रकार अनाज सीमा क्षेत्र को छोटा करने का प्रयास करेगा और इस परिवर्तन के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होगी।^[22]

"या, दूसरे शब्दों में, बल की दिशा में अनाज सीमा क्षेत्र का विस्तार करने के लिए, अनाज सीमा के विमान में और अनाज सीमा क्षेत्र में एक रेखा के साथ कार्य करने के लिए एक बल लागू किया जाना चाहिए। बल प्रति इकाई लंबाई, यानी तनाव/तनाव, उल्लिखित रेखा के साथ σGB है। इस तर्क के आधार पर यह अनुसरण करेगा कि:

\sigma _{GB}dA{\text{ (work done)}}=\gamma _{GB}dA{\text{ (energy change)}}\,\!

डीए के साथ अनाज-सीमा क्षेत्र में प्रति इकाई लंबाई में वृद्धि के रूप में अनाज-सीमा क्षेत्र में माना जाता है।^[22]^{[पेज 478]}

जीबी तनाव को सतह पर परमाणुओं के बीच आकर्षक बल के रूप में भी माना जा सकता है और इन परमाणुओं के बीच तनाव इस तथ्य के कारण है कि बल्क (यानी सतह तनाव) की तुलना में सतह पर उनके बीच एक बड़ी अंतर-दूरी है। . जब सतह का क्षेत्रफल बड़ा हो जाता है तो बांड अधिक खिंचते हैं और जीबी तनाव बढ़ता है। तनाव में इस वृद्धि का प्रतिकार करने के लिए जीबी तनाव को स्थिर रखते हुए सतह पर परमाणुओं का परिवहन होना चाहिए। परमाणुओं का यह प्रसार तरल पदार्थों में निरंतर सतही तनाव के कारण होता है। फिर तर्क,

\sigma _{GB}dA{\text{ (work done)}}=\gamma _{GB}dA{\text{ (energy change)}}\,\!

सच धारण करता है। दूसरी ओर, ठोस पदार्थों के लिए, सतह पर परमाणुओं का प्रसार पर्याप्त नहीं हो सकता है और सतह के क्षेत्र में वृद्धि के साथ सतह का तनाव भिन्न हो सकता है।^[23] एक ठोस के लिए, जीबी क्षेत्र, डीए के परिवर्तन पर गिब्स मुक्त ऊर्जा, डीजी में परिवर्तन के लिए एक अभिव्यक्ति प्राप्त कर सकते हैं। डीजी द्वारा दिया गया है

\sigma _{GB}dA{\text{ (work done)}}=dG{\text{ (energy change)}}=\gamma _{GB}dA+Ad\gamma _{GB}\,\!

जो देता है

\sigma _{GB}=\gamma _{GB}+{\frac {Ad\gamma _{GB}}{dA}}\,\!

$\sigma _{GB}$ सामान्य रूप से की इकाइयों में व्यक्त किया जाता है ${\frac {N}{m}}$ जबकि $\gamma _{GB}$ सामान्य रूप से की इकाइयों में व्यक्त किया जाता है ${\frac {J}{m^{2}}}$ $(J=Nm)$ चूंकि वे विभिन्न भौतिक गुण हैं।^[22]

यांत्रिक संतुलन

द्वि-आयामी आइसोटोपिक सामग्री में अनाज के लिए अनाज सीमा तनाव समान होगा। यह जीबी जंक्शन पर 120 डिग्री का कोण देगा जहां तीन अनाज मिलते हैं। यह संरचना को एकहेक्सागोनल पैटर्न देगा जो 2डी नमूने की मेटास्टेबल अवस्था (या यांत्रिक संतुलन) है। इसका एक परिणाम यह है कि जितना संभव हो सके संतुलन के करीब रहने की कोशिश करते रहने के लिए, छह से कम पक्षों वाले अनाज जीबी को एक दूसरे के बीच 120 डिग्री कोण रखने की कोशिश करने के लिए झुकाएंगे। इसका परिणाम घुमावदार सीमा में होता है, जिसकी वक्रता स्वयं की ओर होती है। जैसा कि उल्लेख किया गया है, छह भुजाओं वाले अनाज की सीधी सीमाएँ होंगी, जबकि छह से अधिक भुजाओं वाले अनाज की घुमावदार सीमाएँ होंगी, जिसकी वक्रता स्वयं से दूर होगी। छह सीमाओं वाला अनाज (यानी हेक्सागोनल संरचना) 2डी संरचना के भीतर एक मेटास्टेबल स्थिति (यानी स्थानीय संतुलन) में है।^[22]तीन आयामों में संरचनात्मक विवरण समान हैं लेकिन बहुत अधिक जटिल हैं और अनाज के लिए मेटास्टेबल संरचना एक गैर-नियमित 14-पक्षीय बहुकोणीय आकृति जिसमें दोगुने घुमावदार चेहरे हैं। व्यवहार में अनाज के सभी व्यूह हमेशा अस्थिर होते हैं और इस प्रकार हमेशा तब तक बढ़ते हैं जब तक कि एक प्रतिबल द्वारा रोका न जाए।^[24]

अनाज अपनी ऊर्जा को कम करने का प्रयास करते हैं, और एक घुमावदार सीमा में सीधी सीमा की तुलना में अधिक ऊर्जा होती है। इसका मतलब है कि अनाज की सीमा वक्रता की ओर पलायन करेगी। [स्पष्टीकरण की आवश्यकता] इसका परिणाम यह है कि 6 से कम भुजाओं वाले अनाज का आकार घट जाएगा जबकि 6 से अधिक भुजाओं वाले अनाज का आकार बढ़ जाएगा।^[25]

अनाज की वृद्धि अनाज की सीमा के पार परमाणुओं की गति के कारण होती है। अवतल सतहों की तुलना में उत्तल सतहों में उच्च रासायनिक क्षमता होती है, इसलिए अनाज की सीमाएं उनके वक्रता के केंद्र की ओर बढ़ेंगी। चूंकि छोटे कणों में वक्रता का एक उच्च दायरा होता है और इसके परिणामस्वरूप छोटे कण बड़े अनाज में परमाणु खो देते हैं और सिकुड़ जाते हैं। यह ओस्टवाल्ड पकने नामक एक प्रक्रिया है। छोटे दानों की कीमत पर बड़े दाने उगते हैं।

एक साधारण मॉडल में अनाज की वृद्धि निम्न पाई जाती है:

G^{m}=G_{0}^{m}+Kt

यहाँ G अंतिम औसत दाने का आकार है, G0 प्रारंभिक औसत दाने का आकार है, t समय है, m 2 और 4 के बीच का एक कारक है, और K एक कारक है:

K=K_{0}e^{\frac {-Q}{RT}}

यहाँ Q दाढ़ सक्रियण ऊर्जा है, R आदर्श गैस स्थिरांक है, T परम तापमान है, और K0 एक पदार्थ पर निर्भर कारक है। अधिकांश सामग्रियों में निसादित अनाज का आकार भिन्नात्मक सरंध्रता के व्युत्क्रम वर्गमूल के अनुपात में होता है, जिसका अर्थ है कि छिद्र सिंटरिंग के दौरान अनाज के विकास के लिए सबसे प्रभावी मंदक हैं।

अनाज की वृद्धि को कम करना

विलेय आयन

यदि सामग्री में डोपेंट मिलाया जाता है (उदाहरण: BaTiO3 में Nd) तो अशुद्धता अनाज की सीमाओं से चिपक जाएगी। जैसे ही अनाज की सीमा बढ़ने की कोशिश करती है (जैसा कि परमाणु उत्तल से अवतल सतह पर कूदते हैं) अनाज की सीमा पर डोपेंट की एकाग्रता में परिवर्तन सीमा पर एक खिंचाव लगाएगा। अनाज की सीमा के आसपास विलेय की मूल सांद्रता ज्यादातर मामलों में विषम होगी। चूंकि अनाज की सीमा बढ़ने की कोशिश करती है, गति के विपरीत दिशा में एकाग्रता में उच्च एकाग्रता होगी और इसलिए उच्च रासायनिक क्षमता होगी। यह बढ़ी हुई रासायनिक क्षमता मूल रासायनिक संभावित ढाल के लिए एक बैकफोर्स के रूप में कार्य करेगी जो कि अनाज सीमा आंदोलन का कारण है। शुद्ध रासायनिक क्षमता में यह कमी अनाज की सीमा के वेग को कम करेगी और इसलिए अनाज की वृद्धि होगी।

ठीक दूसरे चरण के कण

यदि दूसरे चरण के कण जो मैट्रिक्स चरण में अघुलनशील होते हैं, पाउडर में बहुत महीन पाउडर के रूप में जोड़े जाते हैं, तो इससे अनाज की सीमा गति कम हो जाएगी। जब अनाज की सीमा परमाणुओं के समावेशन प्रसार को एक दाने से दूसरे दाने तक ले जाने की कोशिश करती है, तो यह अघुलनशील कण द्वारा बाधित हो जाएगा। ऐसा इसलिए है क्योंकि कणों का अनाज की सीमाओं में रहना फायदेमंद होता है और वे अनाज की सीमा प्रवास की तुलना में विपरीत दिशा में बल लगाते हैं। इस प्रभाव को उस व्यक्ति के नाम पर जेनर प्रभाव कहा जाता है जिसने इस ड्रैग फोर्स का अनुमान लगाया था

F=\pi r\lambda \sin(2\theta )\,\!

जहाँ r कण की त्रिज्या है और λ सीमा की अंतरापृष्ठीय ऊर्जा है यदि प्रति इकाई आयतन में N कण हैं तो उनका आयतन अंश f है

f={\frac {4}{3}}\pi r^{3}N\,\!

यह मानते हुए कि वे बेतरतीब ढंग से वितरित किए गए हैं। इकाई क्षेत्र की एक सीमा 2r के आयतन के भीतर सभी कणों को काटेगी जो कि 2Nr कण है। तो अनाज सीमा के एक इकाई क्षेत्र को काटने वाले कणों की संख्या है:

n={\frac {3f}{2\pi r^{2}}}\,\!

अब, यह मानते हुए कि वक्रता के प्रभाव के कारण ही अनाज बढ़ता है, विकास की प्रेरक शक्ति है ${\frac {2\lambda }{R}}$ जहां (सजातीय अनाज संरचना के लिए) आर अनाज के औसत व्यास के लगभग अनुमानित है। इसके साथ अनाज के बढ़ने से पहले महत्वपूर्ण व्यास तक पहुंचना होता है:

nF_{max}={\frac {2\lambda }{D_{crit}}}\,\!

इसे कम किया जा सकता है

D_{crit}={\frac {4r}{3f}}\,\!

इसलिए अनाज का महत्वपूर्ण व्यास अनाज की सीमाओं पर कणों के आकार और आयतन अंश पर निर्भर करता है।^[26]

यह भी दिखाया गया है कि छोटे बुलबुले या गुहा समावेशन के रूप में कार्य कर सकते हैं

अधिक जटिल अंतःक्रियाएं जो अनाज की सीमा गति को धीमा करती हैं, उनमें दो अनाजों की सतह ऊर्जा और समावेशन शामिल हैं और सी.एस. स्मिथ द्वारा विस्तार से चर्चा की गई है।^[27]

उत्प्रेरकों का सिंटरिंग

सिंटरिंग उत्प्रेरक गतिविधि के नुकसान का एक महत्वपूर्ण कारण है, विशेष रूप से समर्थित धातु उत्प्रेरकों पर। यह उत्प्रेरक के सतह क्षेत्र को घटाता है और सतह की संरचना को बदलता है।^[28] झरझरा उत्प्रेरक सतह के लिए, सिंटरिंग के कारण छिद्र ढह सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप सतह क्षेत्र का नुकसान होता है। सिंटरिंग सामान्य रूप से एक अपरिवर्तनीय प्रक्रिया है।^[29]

छोटे उत्प्रेरक कणों में उच्चतम संभावित सापेक्ष सतह क्षेत्र और उच्च प्रतिक्रिया तापमान होता है, दोनों कारक जो आम तौर पर उत्प्रेरक की प्रतिक्रियाशीलता को बढ़ाते हैं। हालाँकि, ये कारक भी ऐसी परिस्थितियाँ हैं जिनमें सिंटरिंग होती है।^[30] विशिष्ट सामग्री भी सिंटरिंग की दर बढ़ा सकती है। दूसरी ओर, अन्य सामग्रियों के साथ उत्प्रेरकों को मिश्रित करके, सिंटरिंग को कम किया जा सकता है। विशेष रूप से दुर्लभ-पृथ्वी धातुओं को मिश्रित होने पर धातु उत्प्रेरकों के सिंटरिंग को कम करने के लिए दिखाया गया है।^[31]

कई समर्थित धातु उत्प्रेरकों के लिए, 500 डिग्री सेल्सियस (932 डिग्री फ़ारेनहाइट) से अधिक तापमान पर सिंटरिंग एक महत्वपूर्ण प्रभाव बनने लगता है।^[28]उत्प्रेरक जो उच्च तापमान पर काम करते हैं, जैसे कार उत्प्रेरक, सिंटरिंग को कम करने या रोकने के लिए संरचनात्मक सुधारों का उपयोग करते हैं। ये सुधार आमतौर पर सिलिका, कार्बन या एल्यूमिना जैसे एक निष्क्रिय और तापीय रूप से स्थिर सामग्री से बने समर्थन के रूप में होते हैं। [^[32]

यह भी देखें

Abnormal grain growth
Capacitor discharge sintering
Ceramic engineering
Direct metal laser sintering
Energetically modified cement
Frit
High-temperature superconductivity
Metal clay
Room-temperature densification method
Selective laser sintering, एक तीव्र प्रोटोटाइपिंग तकनीक, जिसमें डायरेक्ट मेटल लेजर सिंटरिंग (DMLS) शामिल है।
Spark plasma sintering
W. David Kingery - सिंटरिंग विधियों के अग्रणी
Yttria-stabilized zirconia

संदर्भ

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 == सिरेमिक सिंटरिंग ==
 {{unref section|date=October 2022}}
-सिंटरिंग [[[[मिट्टी]] के बर्तनों]] सिंटरिंग मिट्टी के बर्तनों और अन्य सिरेमिक वस्तुओं के निर्माण में उपयोग की जाने वाली फायरिंग प्रक्रिया का हिस्सा है। ये वस्तुएं कांच, [[अल्युमिना]], [[zirconia]], [[सिलिका]], [[मैग्नीशिया (खनिज)]]खनिज), [[चूना (खनिज)]], [[बेरिलियम ऑक्साइड]] और [[फेरिक ऑक्साइड]] जैसे पदार्थों से बनी हैं। कुछ सिरेमिक कच्चे माल में मिट्टी की तुलना में पानी के लिए कम आत्मीयता और कम[[प्लास्टिसिटी इंडेक्स]] होता है, जिसके लिए सिंटरिंग से पहले चरणों में कार्बनिक योजक की आवश्यकता होती है। पाउडर के सिंटरिंग के माध्यम से सिरेमिक वस्तुओं को बनाने की सामान्य प्रक्रिया में शामिल हैं:
+<nowiki>सिंटरिंग [[कुंभकारी</nowiki>]] सिंटरिंग कुंभकारी और अन्य सिरेमिक वस्तुओं के निर्माण में उपयोग की जाने वाली फायरिंग प्रक्रिया का हिस्सा है। ये वस्तुएं कांच, [[अल्युमिना]], [[zirconia|जिरकोनियम(IV) ऑक्साइड]], [[सिलिका]], [[मैग्नीशिया (खनिज)]]खनिज), [[चूना (खनिज)]], [[बेरिलियम ऑक्साइड]] और [[फेरिक ऑक्साइड]] जैसे पदार्थों से बनी हैं। कुछ सिरेमिक कच्चे माल में मिट्टी की तुलना में पानी के लिए कम आत्मीयता और कम[[प्लास्टिसिटी इंडेक्स]] होता है, जिसके लिए सिंटरिंग से पहले चरणों में कार्बनिक योजक की आवश्यकता होती है। पाउडर के सिंटरिंग के माध्यम से सिरेमिक वस्तुओं को बनाने की सामान्य प्रक्रिया में शामिल हैं:
 * घोल बनाने के लिए पानी, [[बाइंडर (सामग्री)]], [[विलोकुलक]] और बिना पकाए सिरेमिक पाउडर को मिलाना
-*घोल को [[स्प्रे सुखाने|स्प्रे-ड्राई]] करना
+*घोल को [[स्प्रे सुखाने|फुहारशुष्कन]] करना
-* स्प्रे सूखे पाउडर को एक सांचे में डालकर एक हरे रंग की बॉडी (एक बिना सिले सिरेमिक आइटम) बनाने के लिए इसे दबाएं
+* स्प्रे सूखे पाउडर को सांचे में डालकर हरे रंग की तत्व (बिना सिले सिरेमिक आइटम) बनाने के लिए इसे दबाएं
-* बाइंडर को जलाने के लिए ग्रीन बॉडी को कम तापमान पर गर्म करना
+* बाइंडर को जलाने के लिए ग्रीन तत्व को कम तापमान पर गर्म करना
 * सिरेमिक कणों को एक साथ फ्यूज करने के लिए उच्च तापमान पर सिंटरिंग।

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सामान्य सिंटरिंग

सिरेमिक सिंटरिंग

धात्विक चूर्ण की सिंटरिंग

लाभ

नुकसान

प्लास्टिक सिंटरिंग

तरल चरण सिंटरिंग

इलेक्ट्रिक करंट असिस्टेड सिंटरिंग

स्पार्क प्लाज्मा सिंटरिंग

इलेक्ट्रो सिंटर फोर्जिंग

दबाव रहित सिंटरिंग

माइक्रोवेव सिंटरिंग

सघनता, विट्रीफिकेशन और अनाज वृद्धि

सिंटरिंग तंत्र

अन्न वृद्धि

अनाज सीमा ऊर्जा/तनाव

यांत्रिक संतुलन

अनाज की वृद्धि को कम करना

उत्प्रेरकों का सिंटरिंग

यह भी देखें

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