उन्नत कॉपर मिश्र धातु सामग्री के अनुसंधान और विकास के रुझान और समस्याएं
तांबा और तांबे की मिश्रधातुएँ महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों वाली प्रमुख सामग्रियों का एक वर्ग हैं। अपनी उत्कृष्ट तापीय चालकता, विद्युत चालकता, लचीलापन, संक्षारण प्रतिरोध और अन्य गुणों के कारण, तांबा एयरोस्पेस, हथियारों और उपकरणों के कुछ अनुप्रयोगों में एक आवश्यक सामग्री है। पिछले दो वर्षों में, विनिर्माण उद्योग ने तांबा मिश्र धातुओं की मांग में वृद्धि को स्पष्ट रूप से महसूस किया है। नए उपयोगकर्ता लगातार तांबा मिश्र धातु योज्य विनिर्माण अनुप्रयोगों का विकास कर रहे हैं। सामग्रियां भी प्रारंभिक आसानी से बनने वाले कास्ट टिन कांस्य से शुद्ध तांबे और विभिन्न प्रकार के उच्च शक्ति और उच्च चालकता वाले तांबे में स्थानांतरित हो गई हैं। एक शोध रिपोर्ट के अनुसार, वैश्विक तांबा एडिटिव विनिर्माण बाजार 2019 से 2027 तक 51% की चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर से बढ़ेगा। हालांकि तांबा मिश्र धातु मुद्रण में अभी भी कई प्रक्रिया और सामग्री समस्याएं हैं, यह अनुमान लगाया जा सकता है कि तांबे में एक धातु योज्य विनिर्माण में स्थान। देश और विदेश में तांबा मिश्र धातु सामग्री की आवेदन स्थिति। हाई-टेक उद्योगों की तीव्र प्रगति के साथ, नई सामग्रियां अति-उच्च प्रदर्शन, उच्च शुद्धता और उच्च पुनरावृत्ति की दिशा में विकसित हो रही हैं। संबंधित उत्पादों का एकीकरण, कार्यक्षमता, लघुकरण, विश्वसनीयता आदि प्रस्तावित किया गया है। उच्चतर आवश्यकताएँ. कोर कंडक्टर सामग्री के रूप में, उन्नत तांबे और तांबे मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक सूचना उद्योग, इलेक्ट्रॉनिक काउंटरमेशर्स, रडार, राष्ट्रीय रक्षा उपकरणों के लिए उच्च-शक्ति माइक्रोवेव ट्यूब, उच्च पल्स चुंबकीय क्षेत्रों के लिए कंडक्टर सामग्री में बहुत बड़े पैमाने पर एकीकृत सर्किट के लीड फ्रेम में उपयोग किया जाता है। , हाई-स्पीड रेल ट्रांजिट के लिए ओवरहेड तार, और बड़ी पावर फ्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन और स्पीड रेगुलेशन एसिंक्रोनस ट्रैक्शन मोटर गाइड बार और एंड रिंग, प्रतिरोध वेल्डिंग इलेक्ट्रोड, बैटरी सामग्री, नई ऊर्जा वाहनों के लिए चार्जिंग पाइल इलास्टिक सामग्री, निरंतर कास्टिंग मशीन क्रिस्टलाइज़र और इलेक्ट्रिक वैक्यूम धातुकर्म उद्योग के लिए उपकरण, स्विच संपर्क पुल और विद्युत इंजीनियरिंग तारों आदि के लिए विभिन्न घटक। वर्तमान में, कई प्रसिद्ध विदेशी एडिटिव विनिर्माण निर्माताओं ने तांबे की सामग्री को अपने उत्पाद कैटलॉग में शामिल किया है। अधिक प्रतिनिधि रूप से, EOS ने 2020 में शुद्ध Cu और CuCrZr के लिए डेटा शीट प्रकाशित की, और 2021 में EOS की सहायक कंपनी, दो प्रकार की सामग्रियों के AMCM (एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग कस्टमाइज्ड मशीन) संस्करण लॉन्च किए। SLM सॉल्यूशंस ने CuSn10 और CuCrZr उत्पाद डेटा को क्रमिक रूप से लॉन्च किया है। 2019 में, कंपनी ने CuNi2SiCr उत्पाद लॉन्च किए जो ताकत और विद्युत और तापीय चालकता को जोड़ते हैं। इनका उपयोग मोल्ड और विद्युत क्षेत्रों में किया जा सकता है और ये तांबा मिश्र धातु सामग्री के एडिटिव विनिर्माण में एक ब्लॉकबस्टर उत्पाद बन गए हैं। सामग्री निर्माता टीएलएस टेक्निक, एम4पी, सैंडविक, माकिन और अन्य कंपनियों ने अपने स्वयं के एडिटिव विनिर्माण तांबे मिश्र धातु उत्पादों की घोषणा की है। वर्तमान में, एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के लिए तांबा और तांबा मिश्र धातु सामग्री शुद्ध Cu, CuSn10, CuCrZr और CuNi2SiCr में केंद्रित हैं। हालाँकि CuNiSn, CuCr, CuCrNb, CuAlFeNi और अन्य सामग्रियों में भी संबंधित योजक विनिर्माण अनुसंधान और अनुप्रयोग हैं, लेकिन अनुप्रयोग की डिग्री उत्पादों की पहली चार श्रेणियों जितनी ऊंची नहीं है। 1. तांबे की मिश्र धातुओं की तुलना में, शुद्ध Cu का लाभ इसकी विद्युत और तापीय चालकता है, क्योंकि तांबे में तत्व जोड़ने के बाद विभिन्न तांबे की मिश्र धातुएँ अनिवार्य रूप से विद्युत और तापीय चालकता खो देंगी। चूँकि शुद्ध तांबे की पारंपरिक 1064 एनएम तरंग दैर्ध्य, तथाकथित लाल प्रकाश तरंग दैर्ध्य पर कम अवशोषण दर होती है, और घनत्व प्राप्त करना मुश्किल होता है, शुद्ध Cu मुद्रण हमेशा एक समस्या रही है। वर्तमान समाधान लघु-तरंग दैर्ध्य लेजर का उपयोग करना है, जैसे कि TRUMPF के 515nm हरे लेजर उपकरण, और दूसरा शक्ति को बढ़ाना है, जैसे कि शुद्ध तांबे की छपाई के लिए 1Kw लेजर से लैस EOS के AMCM उपकरण। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि मुद्रण के लिए किस प्रकार के उपकरण का उपयोग किया जाता है, यदि आप उच्च घनत्व या उच्च विद्युत और तापीय चालकता के साथ शुद्ध तांबे के हिस्से प्राप्त करना चाहते हैं, तो कच्चे माल के पाउडर को उच्च शुद्धता बनाए रखने की आवश्यकता होती है, साथ ही पाउडर की विशेषताएं भी होती हैं जो घनत्व प्राप्त करना आसान बनाती हैं। , जैसे उचित कण आकार वितरण और प्रवाह। इसमें अच्छे स्थायित्व और उच्च थोक घनत्व की विशेषताएं हैं।
शुद्ध तांबे के पाउडर की तैयारी के संदर्भ में, उच्च गोलाकारता बनाए रखते हुए सामग्री की उच्च शुद्धता बनाए रखना लक्ष्य है। 2. CuSn10 CuSn10 एक प्रकार का कच्चा टिन कांस्य है जिसे बनाना आसान है। तांबे की सामग्री से जुड़े कई मॉडल या शिल्प मुद्रण के लिए CuSn10 सामग्री का उपयोग करते हैं।
CuSn10 मिश्र धातु में उच्च शक्ति और स्थायित्व है। इसमें उत्कृष्ट घिसाव और संक्षारण प्रतिरोध है और इसका उपयोग ब्लेड और गियर जैसे घिसाव-प्रतिरोधी भागों के निर्माण के लिए किया जा सकता है। हालाँकि, इसकी विद्युत और तापीय चालकता अधिक नहीं है, इसलिए CuSn10 का उपयोग आमतौर पर विद्युत या तापीय चालकता आवश्यकताओं के लिए नहीं किया जाता है। CuSn10 वर्तमान एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग कॉपर मिश्र धातु सामग्री के बीच एक पारंपरिक उत्पाद है। 3. CuCrZr रॉकेट इंजन तांबे मिश्र धातु का एक विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य है। इंजन लाइनिंग और संबंधित भागों के लिए सामग्री की आवश्यकताएं बहुत अधिक हैं। एक ओर, दहन कक्ष में दहन तापमान अत्यधिक उच्च (3000 डिग्री से अधिक) होता है। दूसरी ओर, उच्च तापमान, उच्च दबाव और उच्च गति वाली गैस से सामग्रियों पर मजबूत क्षरण होता है। CuCr मिश्र धातु एक विशिष्ट वर्षा-मजबूत तांबा मिश्र धातु है। Zr तत्व को जोड़ने से Cr चरण के अवक्षेपण को बढ़ावा मिल सकता है और अवक्षेपित चरणों के वितरण में सुधार हो सकता है। इसी समय, Zr और Cu द्वारा निर्मित कॉपर-ज़िरकोनियम यौगिक वर्षा को मजबूत करने की भूमिका निभा सकता है। इसलिए, CuCrZr मिश्र धातु के यांत्रिकी में उत्कृष्ट प्रदर्शन है और इसका उपयोग रॉकेट इंजन भागों के निर्माण में किया जा सकता है। हाल के वर्षों में, घरेलू एयरोस्पेस इकाइयों ने रॉकेट इंजन थ्रस्ट चैंबर भागों के एडिटिव विनिर्माण पर बहुत सारे शोध और विकास कार्य किए हैं, और CuCrZr वर्तमान वैकल्पिक सामग्री है।
उल्लेखनीय है कि इंजन भागों के लिए रॉकेट्स कॉपर मिश्र धातु सामग्री को अभी भी अद्यतन और पुनरावृत्त किया जा रहा है। CuZr, CuCr, CuAgZr, CuCrNb और अन्य सामग्रियों को अनुसंधान में लागू किया गया है, विशेष रूप से GRcop -42 (Cu -4Cr -2Nb% पर), इससे रॉकेट इंजन दहन कक्ष को अपग्रेड करने की उम्मीद है एक नए स्तर पर सामग्री। 4. CuNi2SiCrSLM सॉल्यूशंस ने 2019 में CuNi2SiCr तांबा मिश्र धातु सामग्री उत्पाद लॉन्च किया। यह सामग्री उच्च शक्ति और विद्युत चालकता और थर्मल चालकता के संतुलित संयोजन के साथ एक गर्मी-उपचार योग्य कठोर मिश्र धातु है। इसी समय, मिश्र धातु में निकल और सिलिकॉन घटक शामिल होते हैं और इसमें उच्च संक्षारण प्रतिरोध और पहनने का प्रतिरोध होता है। CuNi2SiCr स्वयं कोई नया घटक नहीं है। यह सामग्री अमेरिकी मानक C18000 मिश्र धातु से मेल खाती है। एसएलएम सॉल्यूशंस ने एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के लिए इस सामग्री का उपयोग करने का बीड़ा उठाया और सामग्री की पहचान और पैरामीटर सत्यापन का काम किया, जिससे एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग कॉपर मिश्र धातु परिवार में एक महत्वपूर्ण सदस्य जुड़ गया। . गर्मी उपचार के बाद CuNi2SiCr की ताकत CuCrZr और अन्य सामग्रियों की तुलना में काफी अधिक है। साथ ही, यह एक निश्चित तापीय चालकता और विद्युत चालकता बनाए रख सकता है। यह पहले से ही कुछ मोल्ड निर्माण आवश्यकताओं और प्रवाहकीय भागों की आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है, इसलिए मोल्ड और विद्युत क्षेत्रों में इसके महत्वपूर्ण अनुप्रयोग होंगे। मेरे देश की उन्नत तांबे मिश्र धातु सामग्री के अनुसंधान एवं विकास के रुझान और समस्याएं (1) प्रौद्योगिकी अनुसंधान एवं विकास के रुझान हाल के वर्षों में, मेरे देश के उच्च प्रदर्शन वाले तांबे मिश्र धातुओं के समग्र स्तर और उनकी तैयारी तकनीक ने काफी प्रगति की है, और उच्च प्रदर्शन वाले तांबे मिश्र धातु के प्रकार स्वतंत्र बौद्धिक संपदा अधिकार वाले उत्पादों में वृद्धि जारी है। तांबे मिश्र धातु सामग्री प्रसंस्करण का स्थापित स्तर अंतरराष्ट्रीय उन्नत स्तर के करीब है। उन्नत तांबा मिश्र धातु सामग्री के अनुसंधान एवं विकास और औद्योगीकरण की विकास प्रवृत्ति निम्नलिखित विशेषताएं प्रस्तुत करती है। (1) एकल प्रदर्शन आवश्यकताओं से लेकर बहु-कार्यात्मक सुविधा आवश्यकताओं तक। उदाहरण के लिए, उच्च तापीय चालकता और उच्च विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण गुणों वाली तांबा-आधारित सामग्री को उच्च परिशुद्धता वाले क्षेत्रों जैसे स्पंदित मजबूत चुंबकीय क्षेत्र प्रणालियों और कण त्वरित विद्युत चुम्बकीय ट्रांसमीटरों में कंडक्टर सामग्री की मांग को पूरा करना चाहिए; 380 किमी/घंटा की गति वाली हाई-स्पीड रेलवे पावर ग्रिड संपर्क लाइनें, उच्च विद्युत चालकता के अलावा, इसमें उच्च शक्ति, पहनने के प्रतिरोध और थकान प्रतिरोध भी होना चाहिए; बहुत बड़े पैमाने पर एकीकृत सर्किट के लिए तांबा मिश्र धातुओं में उच्च शक्ति और उच्च चालकता, गर्मी प्रतिरोध, झुकने प्रतिरोध, आसान नक़्क़ाशी और अन्य विशेषताओं की आवश्यकता होती है। (2) तांबे की प्रसंस्करण सामग्री पतली, पतली, लंबी और उच्च परिशुद्धता की दिशा में विकसित हो रही है। अल्ट्रा-फाइन तार, अल्ट्रा-थिन स्ट्रिप्स, पतली दीवार वाली ट्यूब, अतिरिक्त-लंबी ट्यूब, अतिरिक्त-लंबी स्ट्रिप्स, थ्रेडेड पाइप, विशेष आकार के ट्यूब, विशेष आकार की छड़ें, विशेष आकार की स्ट्रिप्स इत्यादि जैसे उत्पादों की मांग .बढ़ती जा रही है. उदाहरण के लिए, लीड फ्रेम मल्टी-पिन और उच्च-घनत्व, अल्ट्रा-थिन और लघुकरण की विकास प्रवृत्ति को दर्शाता है। (3) तांबे की उच्च शुद्धि। सामग्री की विद्युत और तापीय चालकता को अधिकतम करने के लिए, औद्योगिक तांबे की तांबे की सामग्री को 99.9% से बढ़ाकर 99.95% और फिर 99.99% या उससे भी अधिक कर दिया गया है। अल्ट्रा-शुद्ध तांबा, जिसमें 99.999 9% तांबा होता है, विद्युत और तापीय चालकता पर अशुद्धियों के प्रभाव को कम करेगा। (4) सामग्री समग्र। एकल सामग्री सुदृढ़ीकरण विधि की क्षमता सीमित है, और तांबे की सामग्री के व्यापक प्रदर्शन को और बेहतर बनाने के लिए मिश्रित विधियों का उपयोग एक अनुसंधान हॉटस्पॉट बन गया है। उदाहरण के लिए, तांबे के मैट्रिक्स को समग्र रूप से मजबूत करने और नए बहुक्रियाशील तांबे-आधारित मिश्रित सामग्रियों को विकसित करने के लिए तांबे के मिश्र धातुओं में दूसरे चरण के कणों, मूंछों या फाइबर को जोड़ना उच्च प्रदर्शन वाले तांबे के मिश्र धातुओं के डिजाइन सिद्धांत और उच्च में व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। तकनीकी क्षेत्र. कीमत। (2) समस्याओं का सामना करना पड़ा यद्यपि मेरा देश दुनिया में तांबा मिश्र धातु सामग्री का सबसे बड़ा उत्पादक है, फिर भी यह तांबा मिश्र धातु सामग्री में एक मजबूत देश नहीं है। मेरा देश अभी भी उच्च-प्रदर्शन तांबे मिश्र धातुओं के लिए आयात पर बहुत अधिक निर्भर करता है जिनकी एयरोस्पेस, इलेक्ट्रॉनिक सूचना, समुद्री इंजीनियरिंग और उच्च-स्तरीय उपकरणों जैसे कई उच्च-तकनीकी क्षेत्रों में तत्काल आवश्यकता होती है। कई तांबा मिश्र धातु सामग्री उत्पादन कंपनियां, कम औद्योगिक एकाग्रता, कमजोर उत्पाद प्रतिस्पर्धात्मकता और अल्प उद्योग मुनाफा हैं। , उच्च तकनीक उद्योगों के विकास का समर्थन करने में असमर्थ। तांबा मिश्र धातु सामग्री उद्योग में शामिल मुख्य मुद्दे इस प्रकार हैं। (1) उच्च प्रदर्शन वाली तांबे मिश्र धातु सामग्री की कुछ किस्में और ग्रेड हैं। कुछ उच्च-प्रदर्शन तांबे मिश्र धातुओं का व्यापक प्रदर्शन आम तौर पर समान आयातित उत्पादों की तुलना में कम होता है। उदाहरण के लिए, स्वतंत्र रूप से विकसित और उत्पादित Cu-Ni-Si और Cu-Cr-Zr लीड फ्रेम स्ट्रिप्स के ग्रेड बेहद कम हैं। कुछ। (2) बड़े आकार और उच्च गुणवत्ता वाले तांबे मिश्र धातु उत्पादों की स्थिर उत्पादन क्षमता में तत्काल सुधार की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, प्रदर्शन स्थिरता, सतह की गुणवत्ता और उच्च परिशुद्धता लोचदार तांबे मिश्र धातु पट्टी उत्पादों के व्यापक तैयार उत्पादों में सफलताओं की अभी भी आवश्यकता है। (3) उच्च प्रदर्शन तांबे मिश्र धातुओं की प्रसंस्करण प्रक्रिया बड़े पर्यावरण प्रदूषण और संसाधनों की गंभीर बर्बादी का कारण बनती है; उच्च दक्षता वाली लघु-प्रक्रिया तैयारी तकनीक अभी परिपक्व नहीं है, और उत्पाद की गुणवत्ता और प्रदर्शन में सुधार की आवश्यकता है। (4) कुछ उच्च-स्तरीय उत्पादन उपकरणों के लिए स्वतंत्र विनिर्माण तकनीक की कमी नए उत्पादों के विकास को सीमित करती है। उदाहरण के लिए, अधिकांश उच्च परिशुद्धता फ़ॉइल उत्पादन उपकरण आयात पर निर्भर करते हैं। (5) कुछ उच्च-स्तरीय तांबे मिश्र धातु सामग्रियों में स्वतंत्र बौद्धिक संपदा अधिकारों और सार्वजनिक अनुसंधान और विकास प्लेटफार्मों का अभाव है, और भौतिक गुणों, उत्पादन तकनीक, मानकों और विशिष्टताओं के संदर्भ में डेटाबेस का निर्माण पिछड़ गया है। (6) अति-उच्च शुद्धता, अति-निम्न ऑक्सीजन सामग्री ऑक्सीजन मुक्त तांबे की बड़े आकार की समरूप तैयारी तकनीक में अभी भी और सुधार करने की आवश्यकता है, और उच्च परिशुद्धता, बड़े-व्यास, लंबे जीवन संक्षारण की तैयारी तकनीक- प्रतिरोधी सफेद तांबे को और अधिक तोड़ने की जरूरत है। अंत में, टाइटेनियम, एल्यूमीनियम और उच्च तापमान मिश्र धातुओं जैसे उत्पादों की तुलना में, तांबे और तांबे मिश्र धातुओं का योज्य निर्माण अभी तक परिपक्व नहीं है। ईओएस ने 2019 से सामग्री उत्पादों के लिए प्रौद्योगिकी तैयारी स्तर (टीआरएल) के समान एक अवधारणा पेश की है। वर्तमान में, दो प्रकार की तांबे की सामग्रियों को स्तर 3 के रूप में चिह्नित किया जाता है, जो एक सत्यापन स्तर है, जबकि IN718 और AlSi10Mg जैसे उत्पाद आम तौर पर स्तर {{ 86}}. इस स्तर पर, एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग धीरे-धीरे मॉडल सत्यापन से उत्पाद निर्माण की ओर स्थानांतरित हो गया है। एडिटिव विनिर्माण सामग्री अनुप्रयोगों के आधार पर सामग्री के चयन या डिजाइन के चरण में प्रवेश करेगी। तांबे और तांबे की मिश्र धातु सामग्री का अद्यतन पुनरावृत्ति अधिक स्पष्ट है। यह अनुमान लगाया जा सकता है कि प्रक्रियाओं और सामग्रियों की निरंतर प्रगति के साथ, तांबे की सामग्रियों के एडिटिव विनिर्माण अनुप्रयोग को एक नए स्तर तक बढ़ाया जाएगा। (सामग्री स्वामी ऑनलाइन)
