حرارتی عنصر کا مواد

حرارتی عنصر کے مواد کی خصوصیات انتخاب کو چند مواد تک محدود کرتی ہیں۔ سب سے زیادہ عام مواد نکل-کرومیم، آئرن-کرومیم-ایلومینیم مرکب، مولبڈینم سلسائڈ، اور سلکان کاربائیڈ ہیں۔ یہ مواد اعلی درجہ حرارت پر کام کر سکتے ہیں کیونکہ ان کی اعلی درجہ حرارت آکسیکرن کے خلاف مزاحمت کرنے کی صلاحیت ہے۔ دوسرا گروپ گریفائٹ، مولیبڈینم، ٹنگسٹن اور ٹینٹلم پر مشتمل ہے۔ یہ مواد اعلی درجہ حرارت پر آکسائڈائز ہوتے ہیں اور زیادہ تر ویکیوم ماحول یا آکسیجن فری ماحول والی بھٹیوں میں استعمال ہوتے ہیں۔

Ni-chromium (Ni-Cr) مرکب

اعلی درجہ حرارت پر بھی اس کی لچک، اعلی مزاحمت اور آکسیکرن مزاحمت کی وجہ سے، یہ قسم سب سے زیادہ استعمال ہونے والے حرارتی عنصر کے مواد میں سے ایک ہے۔ نکل کرومیم مرکب کی سب سے عام ترکیب 80/20 یا 80 فیصد نکل، 20 فیصد کرومیم ہے۔ دیگر مرکبات کارخانہ دار پر منحصر ہیں۔ اس کی اعلی لچک کی وجہ سے، یہ اکثر تار میں کھینچا جاتا ہے جب اسے حرارتی عنصر کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ ایک عام ایپلی کیشن جو اس خاصیت کو ظاہر کرتی ہے وہ ہے گرم وائر فوم کٹر۔ نکل کرومیم تار کا زیادہ سے زیادہ حرارتی درجہ حرارت تقریباً 1,100 سے 1,200 ڈگری ہے۔

آئرن-کرومیم-ایلومینیم (Fe-Cr-Al) مرکب

اس قسم کے فیریٹک آئرن-کرومیم-ایلومینیم الائے کی کیمیائی ساخت عام طور پر 20 سے 24 فیصد کرومیم، 4-6 فیصد ایلومینیم، اور آئرن بطور مارجن ہوتی ہے۔ نکل کرومیم کے مقابلے میں، آئرن-کرومیم-ایلومینیم ہیٹر لچکدار اور وزن میں کم ہوتے ہیں۔ وہ نکل-کرومیم تار سے بھی زیادہ درجہ حرارت پیدا کر سکتے ہیں، تقریباً 1,300 سے 1,400 ڈگری۔ لوہے پر مبنی دھات کی وجہ سے، اس مرکب کی قیمت Ni-Cr سے کم ہوتی ہے، جو بنیادی طور پر نکل پر مشتمل ہے۔ آئرن-کرومیم-ایلومینیم مرکب استعمال کرنے کا نقصان یہ ہے کہ ان کی طاقت زیادہ درجہ حرارت پر کم ہوتی ہے۔

آئرن-کرومیم-ایلومینیم مرکبات کو پاؤڈر میٹالرجی نامی عمل سے بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ اس عمل میں، ملاوٹ کے انگوٹوں کو پاؤڈر میں تبدیل کر کے سانچوں میں سکیڑ دیا جاتا ہے۔ اس کے بعد پاؤڈر شدہ دھات کو مکمل طور پر پگھلائے بغیر میٹالرجیکل بانڈ بنانے کے لیے درجہ حرارت پر قابو پانے والے ماحول میں اسے سینٹرڈ یا گرم دبایا جاتا ہے (ہاٹ آئسوسٹیٹک پریسنگ)۔ مواد کی مکینیکل خصوصیات کو بڑھانے کے لیے مصر دات کے مرکب میں بازی شامل کی جاتی ہے، اس طرح اعلی درجہ حرارت پر اضافی طاقت اور سختی ملتی ہے۔

Molybdenum disilicide (MoSi2)

Molybdenum disilicide ایک ریفریکٹری سرمیٹ (سیرامک ​​میٹل کمپوزٹ) ہے جو بنیادی طور پر حرارتی عنصر کے مواد کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔ اس کے اعلی پگھلنے والے نقطہ اور اچھی سنکنرن مزاحمت کی وجہ سے، یہ اعلی درجہ حرارت والی بھٹیوں کے لیے ایک مثالی مواد ہے۔ مولبڈینم سلسائیڈ حرارتی عناصر مختلف قسم کے توانائی سے بھرپور عمل کے ذریعے تیار کیے جاتے ہیں جیسے مکینیکل الائینگ، دہن کی ترکیب، اثر ترکیب، اور گرم آئسوسٹیٹک پریسنگ۔

MoSi₂ ہیٹر 1,900 ڈگری تک حرارتی درجہ حرارت حاصل کر سکتے ہیں۔ molybdenum silicide استعمال کرنے کے نقصانات ماحولیاتی حالات میں اس کی کم سختی اور اعلی درجہ حرارت کا رینگنا ہے۔ یہ کمرے کے درجہ حرارت پر ٹوٹنے والا ہے اور اسے بہت احتیاط سے سنبھالنے کی ضرورت ہے۔ زیادہ سختی تقریباً 1,000 ڈگری کے ٹوٹنے والے سخت منتقلی درجہ حرارت پر حاصل کی جاتی ہے۔ دوسری طرف، زیادہ رینگنے کی شرح زیادہ درجہ حرارت پر حرارتی عنصر کو آسانی سے خراب کرنے کا سبب بنتی ہے۔ MoSi2 عنصر کی سب سے عام قسم 2-ہینڈل ہیئر پین کا ڈیزائن ہے، جو عام طور پر بھٹی کی چھت سے معطل ہوتا ہے اور بھٹی کی دیوار کے گرد واقع ہوتا ہے۔ دوسری شکلیں اکثر سیرامک ​​موصلیت کے مولڈر کے ساتھ مل کر مکینیکل سپورٹ اور تھرمل موصلیت کو مربوط پیکج کے طور پر فراہم کرتی ہیں۔

سلکان کاربائیڈ (SiC)

یہ ایک سیرامک ​​ہے جو 2,100 ڈگری سے زیادہ درجہ حرارت پر SiC اناج کی دوبارہ تشکیل یا رد عمل کے امتزاج سے تیار ہوتا ہے۔ سلکان کاربائیڈ حرارتی عناصر غیر محفوظ ہیں (عام طور پر 8-25 فیصد)، جس میں بھٹی کے اندر کا ماحول مواد کے کراس سیکشن کے ذریعے رد عمل ظاہر کر سکتا ہے۔ پورا حرارتی عنصر آہستہ آہستہ آکسائڈائز ہو سکتا ہے، جس کی وجہ سے عنصر کی مزاحمتی خصوصیات وقت کے ساتھ بڑھ جاتی ہیں (اکثر اسے "عمر رسیدہ" کہا جاتا ہے) ایک متغیر وولٹیج کی فراہمی کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ عنصر کی زندگی کے دوران وولٹیج کو بڑھایا جا سکے۔ عنصر کی مطلوبہ پاور آؤٹ پٹ کو آہستہ آہستہ برقرار رکھنا۔ یہ بڑھاپا بالآخر حرارتی عنصر کی زندگی اور کارکردگی کو محدود کر دیتا ہے۔

سلیکون کاربائیڈ میں بہت سی خصوصیات ہیں جو اسے انتہائی اعلی آپریٹنگ درجہ حرارت کے لیے موزوں حرارتی عناصر کی تیاری کے لیے موزوں بناتی ہیں۔ اس سیرامک ​​کا کوئی مائع مرحلہ نہیں ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ عناصر کسی بھی درجہ حرارت پر رینگنے کی وجہ سے نہیں جھکتے اور نہ ہی بگڑتے ہیں، اور بھٹی کے اندر کسی مدد کی ضرورت نہیں ہے۔ سلیکون کاربائیڈ تقریباً 2,700 ڈگری کے درجہ حرارت پر براہِ راست سبلیمیٹڈ ہوتا ہے۔ اس کے علاوہ، یہ کیمیائی طور پر زیادہ تر پراسیس سیالوں کے لیے غیر فعال ہے اور اس میں زیادہ سختی اور تھرمل توسیع کا کم گتانک ہے۔ سلکان کاربائیڈ ہیٹر تقریباً 1,600 سے 1,700 ڈگری تک حرارتی درجہ حرارت تک پہنچ سکتے ہیں۔

گریفائٹ

گریفائٹ کاربن پر مشتمل ایک معدنیات ہے جس میں ایٹموں کو مسدس ساخت میں ترتیب دیا جاتا ہے۔ یہ معدنیات، اپنی مصنوعی شکل میں بھی، گرمی اور بجلی کا ایک اچھا موصل ہے۔ گریفائٹ 2،000 ڈگری سے زیادہ درجہ حرارت پر حرارت پیدا کر سکتا ہے۔ اعلی درجہ حرارت پر، اس کی مزاحمت نمایاں طور پر بڑھ جاتی ہے۔ اس کے علاوہ، یہ تھرمل جھٹکے کو برداشت کر سکتا ہے اور تیز حرارتی اور ٹھنڈک کے چکروں کے بعد بھی ٹوٹنے والا نہیں ہوگا۔ گریفائٹ کے استعمال کا سب سے بڑا نقصان یہ ہے کہ یہ 500 ڈگری کے قریب درجہ حرارت پر آسانی سے آکسائڈائز ہو جاتا ہے۔ اس حد کے اندر مسلسل استعمال آخر کار مادی استعمال کا باعث بنے گا۔ گریفائٹ حرارتی عناصر اکثر ویکیوم بھٹیوں میں استعمال ہوتے ہیں جہاں ہیٹنگ چیمبر سے آکسیجن اور دیگر گیسیں خارج ہوتی ہیں۔ آکسیجن کی کمی نہ صرف پگھلی ہوئی دھات بلکہ خود حرارتی عنصر کی بھی آکسیکرن کو روکتی ہے۔ گریفائٹ کو سگ ماہی فلم کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، کاربن کرسٹل الیکٹرک ہیٹنگ فلم، گرافین الیکٹرک ہیٹنگ فلم فلم اور دیگر فلم ہیٹر مصنوعات میں بنائی گئی ہے۔