दुर्दम्य धातुएं क्या हैं?

दुर्दम्य धातुएँ पाँच धातुओं का एक समूह हैं: टंगस्टन (W), मोलिब्डेनम (Mo), नियोबियम (Nb), टैंटलम (Ta), और रेनियम (Re)। इन सभी का गलनांक 2000°C से ऊपर बहुत अधिक होता है। अत्यधिक तापमान पर भी, ये अपना आकार अच्छी तरह बनाए रखते हैं (झुकने या आकार बदलने का प्रतिरोध करते हैं), रासायनिक रूप से स्थिर रहते हैं, और मजबूत बने रहते हैं। उदाहरण के लिए, टंगस्टन 3422°C (किसी भी धातु से अधिकतम) पर पिघलता है और कमरे के तापमान पर लोहे से दोगुना से भी अधिक मजबूत होता है। रेनियम हवा में आसानी से वाष्पित हो सकता है, इसलिए अपने गुणों को बनाए रखने के लिए इसे एक अक्रिय गैस में संरक्षित करने की आवश्यकता होती है। अपनी विशेष क्षमताओं के कारण, दुर्दम्य धातुएँ उच्च तापमान वाले उद्योगों के लिए आवश्यक सामग्री हैं।

उद्योग में आग रोक धातुएँ

एयरोस्पेस: नाइओबियम मिश्र धातु C103 (हाफ़नियम और टाइटेनियम के साथ ) का उपयोग लेज़र-आधारित 3D प्रिंटिंग (DED-LP) का उपयोग करके रॉकेट इंजनों के लिए पतली दीवार वाले पुर्जे बनाने में किया जाता है। नासा के शोध से पता चलता है कि विशेष ताप उपचार के बाद, यह मिश्र धातु 50,000 से अधिक तनाव चक्रों तक टिक सकती है। हालाँकि, ऊर्ध्वाधर दिशा में मुद्रित पुर्जे कभी-कभी परतों के बीच दरार डाल सकते हैं।

चिकित्सा: अस्थि प्रत्यारोपण के लिए टैंटलम सबसे अच्छा विकल्प है क्योंकि यह शरीर के ऊतकों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता। 3D-मुद्रित छिद्रयुक्त टैंटलम भागों में सूक्ष्म छिद्र (20-80 माइक्रोमीटर) होते हैं जो अस्थि कोशिकाओं को उनमें बढ़ने में मदद करते हैं। जर्मन कंपनियाँ कस्टम खोपड़ी मरम्मत प्लेटों को सीधे 3D प्रिंट करने के लिए सेलेक्टिव लेज़र सिंटरिंग (SLS) का उपयोग करती हैं, जिससे अतिरिक्त प्रसंस्करण चरणों की बचत होती है।

आग रोक धातु निर्माण में नवाचार

नई 3D प्रिंटिंग (एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग) और पाउडर हैंडलिंग तकनीकें दुर्दम्य धातुओं के साथ काम करना आसान बना रही हैं:

बेहतर पाउडर: अमेरिका मेक्स संस्थान और 6K एडिटिव बेहतर C103 नियोबियम मिश्र धातु पाउडर विकसित कर रहे हैं। पाउडर बेड फ्यूजन (PBF) और DED प्रिंटिंग का उद्देश्य 95% से अधिक सामग्री का उपयोग करना है। निकल-सिलिकॉन (Ni-Si) पाउडर को प्लाज्मा प्रक्रिया से उपचारित किया गया जिससे इसका प्रवाह बेहतर हो गया। इससे 3D प्रिंटेड कोटिंग्स 30% अधिक कठोर हो जाती हैं, लेकिन उच्च सिलिकॉन अतिरिक्त तनाव के कारण छोटी दरारें पैदा कर सकता है।

नई सिंटरिंग: एफसीटी सिस्टम्स (जर्मनी) बड़े पुर्जों (500 मिमी तक) को सिंटरिंग करने के लिए व्यावसायिक माइक्रोवेव ओवन बनाती है। इस तरह से संसाधित टंगस्टन पाउडर पुरानी विधियों की तुलना में 50% अधिक शक्तिशाली (1200 एमपीए तक) हो जाता है। इसका उपयोग अब सैटेलाइट थ्रस्टर नोजल के बड़े पैमाने पर उत्पादन में किया जाता है।

बहुमूल्य धातुओं का पुनर्चक्रण : प्लाज़्मा रोटेटिंग इलेक्ट्रोड प्रक्रिया (PREP) टाइटेनियम मिश्र धातु के अपशिष्ट को बहुत कम ऑक्सीजन (0.05%) वाले पाउडर में पुनर्चक्रित करती है, जिसकी लागत नए पाउडर की तुलना में 40% कम होती है। सैमसंग (कोरिया) नैनो सिल्वर पेस्ट का उपयोग करके 5G एंटीना ग्रिड प्रिंट करता है। इस पेस्ट को जमने के लिए बहुत कम ताप (150°C) की आवश्यकता होती है और इसका विद्युत प्रतिरोध बहुत कम (2.5μΩ·cm) होता है, जिससे कम तापमान वाले इलेक्ट्रॉनिक्स में दुर्दम्य धातुओं के नए उपयोग खुलते हैं।