ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಚಿಕಿತ್ಸೆಗೆ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ತಾಪಮಾನ ಎಷ್ಟು?

ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಚಿಕಿತ್ಸೆಗೆ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 2300 ರಿಂದ 3000℃ ವರೆಗಿನ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರ ಮೂಲ ತತ್ವವೆಂದರೆ ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಶಾಖ ಚಿಕಿತ್ಸೆಯ ಮೂಲಕ ಇಂಗಾಲದ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಅಸ್ತವ್ಯಸ್ತವಾದ ಜೋಡಣೆಯಿಂದ ಕ್ರಮಬದ್ಧ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವುದು. ಕೆಳಗೆ ವಿವರವಾದ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ ಇದೆ:

I. ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಚಿಕಿತ್ಸೆಗಾಗಿ ತಾಪಮಾನದ ಶ್ರೇಣಿ

A. ಮೂಲ ತಾಪಮಾನದ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳು

ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಗ್ರಾಫಿಟೀಕರಣವು ತಾಪಮಾನವನ್ನು 2300 ರಿಂದ 3000 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್ ವರೆಗೆ ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಅಗತ್ಯವಿದೆ, ಅಲ್ಲಿ:

• 2500℃ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ತಿರುವು, ಇದರಲ್ಲಿ ಇಂಗಾಲದ ಪರಮಾಣುಗಳ ಅಂತರವು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಮಟ್ಟವು ವೇಗವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ;
• 3000℃ ನಂತರ, ಬದಲಾವಣೆಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಕ್ರಮೇಣವಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಸ್ಫಟಿಕವು ಪರಿಪೂರ್ಣತೆಯನ್ನು ತಲುಪುತ್ತದೆ, ಆದಾಗ್ಯೂ ಮತ್ತಷ್ಟು ತಾಪಮಾನವು ಇಳುವರಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯಲ್ಲಿ ಕನಿಷ್ಠ ಸುಧಾರಣೆಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಬಿ. ತಾಪಮಾನದ ಮೇಲೆ ವಸ್ತು ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳ ಪರಿಣಾಮ

• ಸುಲಭವಾಗಿ ಗ್ರಾಫಿಟೈಜ್ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಇಂಗಾಲಗಳು (ಉದಾ. ಪೆಟ್ರೋಲಿಯಂ ಕೋಕ್): 1700℃ ನಲ್ಲಿ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಹಂತವನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸಿ, 2500℃ ನಲ್ಲಿ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹ ಹೆಚ್ಚಳವಾಗುತ್ತದೆ;
• ಇಂಗಾಲಗಳನ್ನು ಗ್ರಾಫಿಟೈಜ್ ಮಾಡಲು ಕಷ್ಟ (ಉದಾ. ಆಂಥ್ರಾಸೈಟ್): ಇದೇ ರೀತಿಯ ರೂಪಾಂತರವನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ (3000℃ ಸಮೀಪಿಸುತ್ತಿದೆ) ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ.

II. ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನವು ಇಂಗಾಲದ ಪರಮಾಣು ಕ್ರಮವನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುವ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನ

A. ಹಂತ 1 (1000–1800℃): ಬಾಷ್ಪಶೀಲ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಎರಡು ಆಯಾಮದ ಕ್ರಮಬದ್ಧಗೊಳಿಸುವಿಕೆ

• ಅಲಿಫ್ಯಾಟಿಕ್ ಸರಪಳಿಗಳು, CH, ಮತ್ತು C=O ಬಂಧಗಳು ಒಡೆಯುತ್ತವೆ, ಹೈಡ್ರೋಜನ್, ಆಮ್ಲಜನಕ, ಸಾರಜನಕ, ಗಂಧಕ ಮತ್ತು ಇತರ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಮಾನೋಮರ್‌ಗಳು ಅಥವಾ ಸರಳ ಅಣುಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ (ಉದಾ, CH₄, CO₂);
• ಇಂಗಾಲದ ಪರಮಾಣು ಪದರಗಳು ಎರಡು ಆಯಾಮದ ಸಮತಲದೊಳಗೆ ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತವೆ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಸ್ಫಟಿಕದ ಎತ್ತರವು 1 nm ನಿಂದ 10 nm ಗೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಅಂತರಪದರದ ಪೇರಿಸುವಿಕೆಯು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಬದಲಾಗದೆ ಉಳಿಯುತ್ತದೆ;
• ಉಷ್ಣತಾಜನಕ (ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು) ಮತ್ತು ಉಷ್ಣತಾಜನಕ (ಸೂಕ್ಷ್ಮಸ್ಫಟಿಕದ ಗಡಿ ಕಣ್ಮರೆಗೆ ಅಂತರಮುಖ ಶಕ್ತಿಯ ಬಿಡುಗಡೆಯಂತಹ ಭೌತಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು) ಎರಡೂ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತವೆ.

ಬಿ. ಹಂತ 2 (1800–2400℃): ಮೂರು ಆಯಾಮದ ಆದೇಶ ಮತ್ತು ಧಾನ್ಯ ಗಡಿ ದುರಸ್ತಿ

• ಇಂಗಾಲದ ಪರಮಾಣುಗಳ ಹೆಚ್ಚಿದ ಉಷ್ಣ ಕಂಪನ ಆವರ್ತನಗಳು ಅವುಗಳನ್ನು ಕನಿಷ್ಠ ಮುಕ್ತ ಶಕ್ತಿಯ ತತ್ವದಿಂದ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲ್ಪಡುವ ಮೂರು ಆಯಾಮದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಳ್ಳುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ;
• ಸ್ಫಟಿಕ ಸಮತಲಗಳಲ್ಲಿನ ಡಿಸ್ಲೊಕೇಶನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಧಾನ್ಯದ ಗಡಿಗಳು ಕ್ರಮೇಣ ಕಣ್ಮರೆಯಾಗುತ್ತವೆ, ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾದಲ್ಲಿ ಚೂಪಾದ (hko) ಮತ್ತು (001) ರೇಖೆಗಳ ಹೊರಹೊಮ್ಮುವಿಕೆಯಿಂದ ಇದು ಸಾಕ್ಷಿಯಾಗಿದೆ, ಇದು ಮೂರು ಆಯಾಮದ ಕ್ರಮಬದ್ಧ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ರಚನೆಯನ್ನು ದೃಢಪಡಿಸುತ್ತದೆ;
• ಕೆಲವು ಕಲ್ಮಶಗಳು ಕಾರ್ಬೈಡ್‌ಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ (ಉದಾ. ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್), ಇವು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಲೋಹದ ಆವಿ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ಗಳಾಗಿ ವಿಭಜನೆಯಾಗುತ್ತವೆ.

C. ಹಂತ 3 (2400℃ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು): ಧಾನ್ಯ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮತ್ತು ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ

• ಧಾನ್ಯದ ಆಯಾಮಗಳು a-ಅಕ್ಷದ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಸರಾಸರಿ 10–150 nm ಮತ್ತು c-ಅಕ್ಷದ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಸರಿಸುಮಾರು 60 ಪದರಗಳಿಗೆ (ಸುಮಾರು 20 nm) ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತವೆ;
• ಇಂಗಾಲದ ಪರಮಾಣುಗಳು ಆಂತರಿಕ ಅಥವಾ ಅಂತರ-ಅಣು ವಲಸೆಯ ಮೂಲಕ ಜಾಲರಿ ಪರಿಷ್ಕರಣೆಗೆ ಒಳಗಾಗುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಇಂಗಾಲದ ವಸ್ತುಗಳ ಆವಿಯಾಗುವಿಕೆಯ ಪ್ರಮಾಣವು ತಾಪಮಾನದೊಂದಿಗೆ ಘಾತೀಯವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ;
• ಘನ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಹಂತಗಳ ನಡುವೆ ಸಕ್ರಿಯ ವಸ್ತು ವಿನಿಮಯ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚು ಕ್ರಮಬದ್ಧವಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯು ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.

III. ವಿಶೇಷ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ಮೂಲಕ ತಾಪಮಾನ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್

ಎ. ವೇಗವರ್ಧಕ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್

ಕಬ್ಬಿಣ ಅಥವಾ ಫೆರೋಸಿಲಿಕಾನ್‌ನಂತಹ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುವುದರಿಂದ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ತಾಪಮಾನವನ್ನು 1500–2200℃ ವ್ಯಾಪ್ತಿಗೆ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ:

• ಫೆರೋಸಿಲಿಕಾನ್ ವೇಗವರ್ಧಕ (25% ಸಿಲಿಕಾನ್ ಅಂಶ) ತಾಪಮಾನವನ್ನು 2500–3000℃ ನಿಂದ 1500℃ ಗೆ ಇಳಿಸಬಹುದು;
• BN ವೇಗವರ್ಧಕವು ಕಾರ್ಬನ್ ಫೈಬರ್‌ಗಳ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವಾಗ ತಾಪಮಾನವನ್ನು 2200℃ ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಬಿ. ಅತಿ-ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್

ಪರಮಾಣು-ದರ್ಜೆಯ ಮತ್ತು ಅಂತರಿಕ್ಷ-ದರ್ಜೆಯ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನಂತಹ ಉನ್ನತ-ಶುದ್ಧತೆಯ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗೆ ಬಳಸಲಾಗುವ ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಉತ್ಪನ್ನಗಳ ಮೇಲೆ 3200℃ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಮಧ್ಯಮ-ಆವರ್ತನ ಇಂಡಕ್ಷನ್ ತಾಪನ ಅಥವಾ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಆರ್ಕ್ ತಾಪನವನ್ನು (ಉದಾ. ಆರ್ಗಾನ್ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಕೋರ್ ತಾಪಮಾನವು 15,000℃ ತಲುಪುತ್ತದೆ) ಬಳಸುತ್ತದೆ;

• ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಮಟ್ಟವು 0.99 ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿದೆ, ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ ಕಲ್ಮಶ ಅಂಶದೊಂದಿಗೆ (ಬೂದಿ ಅಂಶ < 0.01%).

IV. ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಪರಿಣಾಮಗಳ ಮೇಲೆ ತಾಪಮಾನದ ಪ್ರಭಾವ

A. ಪ್ರತಿರೋಧಕತೆ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ

ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಡಿಗ್ರಿಯಲ್ಲಿನ ಪ್ರತಿ 0.1 ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ, ಪ್ರತಿರೋಧಕತೆಯು 30% ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆಯು 25% ರಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, 3000℃ ನಲ್ಲಿ ಚಿಕಿತ್ಸೆಯ ನಂತರ, ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನ ಪ್ರತಿರೋಧಕತೆಯು ಅದರ ಆರಂಭಿಕ ಮೌಲ್ಯದ 1/4–1/5 ಕ್ಕೆ ಇಳಿಯಬಹುದು.

ಬಿ. ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು

ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನವು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನ ಅಂತರ ಪದರದ ಅಂತರವನ್ನು ಬಹುತೇಕ ಆದರ್ಶ ಮೌಲ್ಯಗಳಿಗೆ (0.3354 nm) ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದು ಉಷ್ಣ ಆಘಾತ ನಿರೋಧಕತೆ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ (ರೇಖೀಯ ವಿಸ್ತರಣಾ ಗುಣಾಂಕ 50%–80% ರಷ್ಟು ಕಡಿತದೊಂದಿಗೆ), ಹಾಗೆಯೇ ನಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಉಡುಗೆ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ.

C. ಶುದ್ಧತೆ ವರ್ಧನೆ

3000℃ ನಲ್ಲಿ, 99.9% ನೈಸರ್ಗಿಕ ಸಂಯುಕ್ತಗಳಲ್ಲಿನ ರಾಸಾಯನಿಕ ಬಂಧಗಳು ಒಡೆಯುತ್ತವೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಕಲ್ಮಶಗಳು ಅನಿಲ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಉತ್ಪನ್ನದ ಶುದ್ಧತೆಯು 99.9% ಅಥವಾ ಅದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ.