Ushbu tadqiqot neft va tabiiy gaz burg‘ilashida hamda ishlov berish qiyin bo‘lgan materiallarni kesib ishlashda qo‘llanadigan polikristall olmosli kesuvchi kompozitlarning yeyilishga chidamliligi, siqilish mustahkamligi va yuqori haroratdagi barqarorligini oshirish maqsadida massa bo‘yicha 0,1 foiz grafen nanoplakachalari qo‘shilishini o‘rganadi. Olmos mikron kukuni, kremniy kukuni va grafen nanoplakachalari sharli tegirmonda 24 soat aralashtirilgan; aralashma 5,8 GPa bosim, 1600 °C harorat va 120 soniya ushlab turish sharoitida sintez qilingan.

Grafensiz namunada rentgen difraksiyasi tahlili olmos va β-SiC fazlari bilan birga erkin kremniy cho‘qqilarini ko‘rsatgan. 0,1 foiz grafen qo‘shilgan namunada esa erkin kremniy cho‘qqisi kuzatilmagan; faqat olmos va β-SiC fazlari qayd etilgan. Tadqiqotchilar bu natijani o‘ziga xos sirt maydoni yuqori bo‘lgan grafenning qo‘shimcha uglerod manbai sifatida kremniy bilan samaraliroq reaksiyaga kirishishi va SiC hosil bo‘lishini kuchaytirishi bilan izohlaydi. Biroq XRD cho‘qqisining yo‘qolishi erkin kremniy mutlaq nolga tushganini o‘z-o‘zicha isbotlamaydi; uning miqdori qurilmaning aniqlash chegarasidan pastga tushgan bo‘lishi ham mumkin.

0,1 foiz grafen qo‘shilishi bilan Vickers qattiqligi taxminan 5297 kgf/mm² dan 6015 kgf/mm² gacha, yeyilish nisbati 11,60×10⁴ qiymatidan 13,49×10⁴ qiymatiga va siqilish mustahkamligi taxminan 4064 MPa dan 4573 MPa gacha oshgan. Tadqiqot bildirgan o‘sishlar mos ravishda 13,49 foiz, 16,29 foiz va 12,58 foizni tashkil etadi. Boshlang‘ich oksidlanish harorati ham 1070 °C dan 1115 °C gacha ko‘tarilib, 45 °C ga oshgan.

Turkiya nuqtai nazaridan ahamiyati: Natijalar Turkiyada tabiiy toshga ishlov berish, konchilik, burg‘ilash, avtomobilsozlik, aviatsiya hamda kremniy miqdori yuqori alyuminiy kabi ishlov berish qiyin materiallar ishlab chiqarishda qo‘llanadigan polikristall olmos asboblarni mahalliy rivojlantirish nuqtai nazaridan muhimdir. Amaliyotga joriy etishdan oldin grafen ulushi turli darajalarda optimallashtirilishi, jarayon mahalliy olmos va kremniy kukunlari bilan qayta tasdiqlanishi, kesuvchi uchlar haqiqiy tog‘ jinsi va detal sharoitlarida uzoq muddatli yeyilish, zarba, termik sikl va kesish sinovlaridan o‘tkazilishi kerak. Tadqiqot Turkiyaga xos xarajat, ishlab chiqarish ko‘lami, asbob umri yoki sanoat sertifikatsiyasi ma’lumotlarini bermagani sababli uni bevosita tijoriy ishlab chiqarish retsepti sifatida qo‘llash kerak emas.

Tadqiqotning asosiy xulosasi shuki, juda kam miqdordagi grafen nanoplakachalari kremniy bilan bog‘langan polikristall olmosning eng zaif jihatlaridan biri bo‘lgan yeyilishga chidamliligini yaxshilashi va buni issiqlik barqarorligidan voz kechmasdan amalga oshirishi mumkin. Biroq natijalar faqat bitta grafen ulushiga, soni ochiqlanmagan namunalarga va statistik taqsimoti berilmagan o‘lchovlarga asoslanadi.

Tadqiqotning asosiy muammosi nima?

Polikristall olmos kompaktlar ko‘plab olmos donalarining yuqori bosim va harorat ostida bir-biriga bog‘lanishi orqali hosil qilinadigan o‘ta qattiq kesuvchi materiallardir. Olmos qatlam ko‘pincha volfram karbid–kobalt asosidagi qattiq metall taglik bilan biriktiriladi. Shu tariqa olmosning qattiqligi va yeyilishga chidamliligi qattiq metall taglikning zarbaga chidamliligi va kavsharlanadiganligi bilan bitta tuzilmada birlashtiriladi.

An’anaviy polikristall olmos kompaktlarda bog‘lovchi sifatida ko‘pincha kobalt ishlatiladi. Kobalt olmos donalarining sinterlanishini osonlashtirsa-da, yuqori haroratlarda olmosning grafitga aylanishini katalizlashi mumkin. Kobalt bilan olmosning issiqlik kengayish koeffitsiyentlari orasidagi farq ham qizdirish va sovitish jarayonida ichki kuchlanishlar hosil qilishi mumkin.

Kremniy bog‘lovchi ishlatilganda kremniy uglerod bilan reaksiyaga kirishib kremniy karbid hosil qiladi:

\[ \mathrm{Si + C \rightarrow SiC} \]

SiC olmosga nisbatan yaqin issiqlik kengayish xususiyatiga ega va grafitlashuvni katalizlamaydigan fazadir. Shu sababli kremniy bilan bog‘langan polikristall olmoslar, ayniqsa inert yoki qaytaruvchi atmosferalarda, kobalt bilan bog‘langan tizimlarga qaraganda yuqoriroq termik barqarorlik ko‘rsatishi mumkin.

Biroq kremniyning hammasi ham SiC ga aylanmasligi mumkin. Tuzilmada qolgan erkin kremniy sovish vaqtida faza va hajm o‘zgarishiga uchrab, qo‘shimcha ichki kuchlanish hosil qilishi mumkin. Kremniy bilan bog‘langan tizimlarning yeyilishga chidamliligi ham ayrim kobalt bilan bog‘langan PDC turlaridan past bo‘lib qolishi mumkin.

Tadqiqotning asosiy savoli quyidagicha: Juda kam miqdorda grafen nanoplakachalari qo‘shilishi erkin kremniyning SiC ga aylanishini oshirib, mexanik va termik xususiyatlarni bir vaqtning o‘zida yaxshilay oladimi?

PCD va PDC o‘rtasidagi farq

Tadqiqotda PCD va PDC atamalari ba’zan bir-birining o‘rnida ishlatilgan. Texnik jihatdan quyidagi farqni keltirish mumkin:

• PCD – Polikristall olmos: Bir-biriga bog‘langan olmos donalaridan tashkil topgan o‘ta qattiq qatlam yoki material.
• PDC – Polikristall olmos kompakt: PCD qatlamining ko‘pincha WC-Co qattiq metall taglik bilan biriktirilgan kesuvchi kompozit tuzilmasi.

Tadqiqotda avval kremniy bilan bog‘langan PCD qatlami sintez qilingani, keyin lazer bilan kesilib, WC-Co taglikka vakuumli kavsharlash orqali biriktirilgani aytiladi. Biroq yuqori bosim hujayrasi tavsifida qattiq metall taglik sintez qurilmasiga ham joylashtirilgani yozilgan. Sintez paytida ishlatilgan taglik bilan keyin kavsharlangan yakuniy taglik bir xilmi yoki turli qismlarmi — bu aniq tushuntirilmagan.

Grafen nanoplakachalarining xususiyatlari

Ishlatilgan grafen nanoplakachalarining diametri 5–10 µm, qalinligi 3–10 nm va tozaligi 99,5 foiz deb berilgan. Grafen ikki o‘lchamli uglerod qatlamlaridan tashkil topgan va o‘ziga xos sirt maydoni yuqori bo‘lgan materialdir.

Tadqiqot grafenning nazariy yoki adabiyotlarda bildirilgan asosiy xususiyatlarini quyidagicha keltiradi:

• O‘ziga xos sirt maydoni: Taxminan 2,6×10³ m²/g
• Issiqlik o‘tkazuvchanligi: Taxminan 5,3×10³ W/(m·K)
• Cho‘zilish mustahkamligi: Taxminan 130 GPa
• Elastiklik moduli: Taxminan 1 TPa

Bu qiymatlar tadqiqotda ishlatilgan kompozitning bevosita o‘lchangan xususiyatlari emas. Ular grafenning nazariy yoki adabiyotlarga asoslangan material xususiyatlaridir. Yakuniy polikristall olmos kompozitning issiqlik o‘tkazuvchanligi yoki elastiklik moduli tadqiqot doirasida o‘lchanmagan.

Boshlang‘ich materiallar

Olmosning boshlang‘ich kukuni W seriyasidagi mikron o‘lchamli sintetik olmosdir. Tadqiqotda 0,6, 5 va 10 µm D₅₀ qiymatlariga ega kukunlar tilga olingan bo‘lsa-da, asosiy kremniy bilan bog‘langan tizimda 5 va 10 µm fraksiyalar birga ishlatilgani va o‘rtacha D₅₀ qiymati taxminan 7,5 µm ekani ko‘rsatilgan.

Olmos kukuni sirt iflosliklari va adsorbsiyalangan qatlamlarni olib tashlash maqsadida quyidagi ishlovlardan o‘tkazilgan:

• Yuqori haroratda NaOH eritmasi bilan ishqoriy tozalash,
• Qirol suvida qaynatish,
• 600 °C da vakuum ostida qizdirish.

Bog‘lovchi sifatida kremniy kukuni, mustahkamlovchi sifatida grafen nanoplakachalari va yakuniy taglik uchun YG8 hamda YG16 sinfidagi WC-Co qattiq metallar ishlatilgan. Qattiq metallning biriktirish yuzalari silliqlangan, jilolangan, aseton va deionizatsiyalangan suvda ultratovush bilan tozalangan va quritilgan.

Grafen qanday taqsimlangan?

Grafen nanoplakachalari avval tozalangan va to‘planib qolishini kamaytirish uchun ultratovush tebranishi yordamida tarqatilgan. Keyin grafen, olmos mikron kukuni va kremniy kukuni loyihalangan nisbatlarda tortilgan.

Kukun aralashmasi bir jinslilikni ta’minlash uchun planetar sharli tegirmonda 24 soat aralashtirilgan va so‘ng vakuum ostida quritilgan.

Kompozitlarda grafen bilan bog‘liq eng katta muammolardan biri qatlamlarning bir-biriga yopishib, aglomeratsiya hosil qilishidir. Tadqiqot ultratovushli tarqatish va uzoq muddatli sharli maydalashdan foydalanganini bildiradi; biroq aralashmaning bir jinsliligini ko‘rsatadigan zarracha xaritasi, grafen taqsimoti statistikasi yoki turli hududlardan EDS/Raman xaritalashi taqdim etilmagan.

Yuqori harorat–yuqori bosim sintezi

Sintez olti bolg‘ali yuqori bosim qurilmasida amalga oshirilgan. Asosiy jarayon sharoitlari quyidagicha:

• Bosim: 5,8 GPa
• Harorat: 1600 °C
• Ushlab turish vaqti: 120 soniya

Yuqori bosim hujayrasi pirofillit, dolomit naycha, uglerod disk, tuz naycha, molibden idish, titan plastina, o‘tkazuvchi po‘lat halqa, qattiq metall taglik va olmos kukuni kabi qismlardan iborat.

Pirofillit va dolomit qismlari bosimni uzatish hamda issiqlik izolyatsiyasida, uglerod komponentlari elektr qizdirishda, molibden idish esa namuna atrofida nazorat qilinadigan reaksiya hajmini yaratishda ishlatilgan.

Sintezdan keyin qanday ishlovlar qo‘llangan?

Sintezdan keyin pirofillit, dolomit va uglerod naycha kabi kapsullash materiallari namuna yuzasidan olib tashlangan. Namunalar haddan tashqari sinterlanish, yetarli bo‘lmagan sinterlanish, chet sinishi va parcha yo‘qotilishi nuqtai nazaridan vizual tekshirilgan.

PCD qatlami kerakli qalinlik va geometriyaga lazer bilan kesilib, WC-Co qattiq metall taglikka vakuumli kavsharlash usuli bilan biriktirilgan. Shu tariqa kesuvchi asbob qo‘llanmalari uchun kremniy vositachiligidagi PDC kompozit olingan.

Taqqoslangan namunalar

Tadqiqot ikkita asosiy tarkibni taqqoslagan:

• Grafensiz kremniy bilan bog‘langan PCD,
• Massa bo‘yicha 0,1 foiz grafen nanoplakachalari bo‘lgan kremniy bilan bog‘langan PCD.

0,1 foizdan boshqa pastroq yoki yuqoriroq grafen ulushi sinab ko‘rilmagan. Shu sababli natijalar 0,1 foiz o‘rganilgan ikki sharoit orasida foydali ekanini ko‘rsatadi; bu global optimal ulush ekanini ko‘rsatmaydi.

SEM tasvirlari nimani ko‘rsatadi?

Tadqiqotning to‘rtinchi va beshinchi sahifalaridagi 2-shakl grafensiz va 0,1 foiz grafenli namunalarning taxminan 1500 marta kattalashtirilgan skanerlovchi elektron mikroskop tasvirlarini taqqoslaydi.

Har ikki namunada ham olmos zarrachalari atrofidagi bog‘lovchi faza nisbatan uzluksiz ekani va katta yoriqlar ko‘rinmagani aytilgan. Tadqiqotchilar 0,1 foiz grafen qo‘shilishi zichlashuvni buzmagan va yoriqsiz polikristall qatlam hosil bo‘lgan degan xulosaga kelgan.

Biroq tasvirlar faqat cheklangan maydonlarni ifodalaydi. Tadqiqotda quyidagi miqdoriy o‘lchovlar mavjud emas:

• Hajmiy g‘ovaklik ulushi,
• G‘ovak o‘lchami taqsimoti,
• Olmos–bog‘lovchi kontakt maydoni,
• Grafen aglomeratlarining soni va o‘lchami,
• Namunaning turli hududlaridagi zichlik o‘zgarishi.

Shu sababli “zich va yoriqsiz tuzilma” xulosasi ko‘rsatilgan SEM maydonlarining sifat jihatidan talqinidir.

Bog‘lanish tuzilishiga oid terminologik muammo

SEM tavsifida ko‘plab olmos zarrachalari kremniy orqali bog‘langani va “olmos–kremniy–olmos” tuzilmasi hosil qilgani aytilgan. Bunga qarshi ravishda tadqiqotning asosiy mexanizmi kremniyning uglerod bilan reaksiyaga kirishib SiC hosil qilishiga asoslanadi.

Grafenli namunaning XRD naqshida erkin kremniy cho‘qqisi ko‘rinmaganiga ko‘ra, bog‘lovchi ko‘priklarning muhim qismi “olmos–SiC–olmos” tuzilishida bo‘lishi kutiladi. Matnda D-Si-D va D-SiC-D ifodalari qaysi fazalarni anglatishi yetarlicha ajratilmagan.

XRD tahlili nimani ko‘rsatadi?

Faza tahlili Cu Kα nurlanishidan foydalanuvchi rentgen difraksiyasi qurilmasida bajarilgan. O‘lchov sharoitlari quyidagicha:

• To‘lqin uzunligi: 1,54 Å
• Kuchlanish: 40 kV
• Tok: 100 mA
• 2θ oralig‘i: 5°–90°
• Skanerlash qadami: 0,02°

Grafensiz namunaning naqshida olmos, β-SiC va erkin kremniy cho‘qqilari kuzatilgan. 0,1 foiz grafenli namunada esa olmos va β-SiC cho‘qqilari saqlanib qolgan, erkin kremniyga tegishli deb belgilangan cho‘qqilar ko‘rinmagan.

Tadqiqotchilar talqiniga ko‘ra, grafen nanoplakachalari yuqori sirt maydoni tufayli qo‘shimcha uglerod manbai bergan va quyidagi aylanishni kuchaytirgan:

\[ \mathrm{Serbest\ Si + Grafen\ Karbonu \rightarrow \beta-SiC} \]

Bu jarayon sovishdan keyin tuzilma ichida qolishi mumkin bo‘lgan erkin kremniy miqdorini kamaytirgan bo‘lishi mumkin.

Erkin kremniy haqiqatan ham butunlay yo‘qolganmi?

XRD naqshida biror fazaga tegishli cho‘qqining ko‘rinmasligi ushbu faza umuman yo‘qligini qat’iy isbotlamaydi. Faza miqdori usulning aniqlash chegarasidan past bo‘lishi mumkin; cho‘qqilar boshqa fazalar bilan ustma-ust tushishi yoki kristall o‘lchami va yo‘nalish signali zaiflashtirishi mumkin.

Erkin kremniyning to‘liq sarflanganini kuchliroq tasdiqlash uchun quyidagi qo‘shimcha usullar kerak bo‘lishi mumkin:

• Rietveld usuli bilan miqdoriy XRD faza tahlili,
• SEM-EDS element xaritalashi,
• Elektron mikroskopda fazalar chegarasi tahlili,
• Qattiq holat NMR yoki rivojlangan Raman moslashtirish,
• Erkin kremniyni tanlab eritadigan kimyoviy tahlil.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan ehtiyotkorroq xulosa shuki, 0,1 foiz grafen qo‘shilganda XRD bilan aniqlanadigan erkin kremniy signali yo‘qolgan.

Erkin kremniy nega muammo tug‘dirishi mumkin?

Kremniy sovish vaqtida kristall tuzilishi va zichligida o‘zgarishga uchrashi mumkin. PCD tarkibida erkin kremniy qolsa, bu hajm o‘zgarishi olmos va SiC fazlari bilan mos kelmaydigan mahalliy deformatsiyalarga olib kelishi mumkin.

Mumkin bo‘lgan oqibatlar quyidagilar:

• Qoldiq cho‘zilish yoki siqilish kuchlanishlari,
• Olmos–bog‘lovchi interfeysida ajralish,
• Mikroyoriqlar hosil bo‘lishi,
• Zarba va yeyilishga chidamlilikning kamayishi,
• Termik sikllar davomida shikastlanishning kuchayishi.

Tadqiqotda qoldiq kuchlanish yoki mikroyoriq zichligi bevosita o‘lchanmagan. Erkin kremniy kamayishi bilan kuchlanish ham kamayadi degan izoh faza tahlili bilan mexanik natijalar o‘rtasidagi talqin qiluvchi bog‘lanishdir.

Raman tahlili nimani ko‘rsatadi?

Raman o‘lchovlarida 514 nm to‘lqin uzunligidagi lazer va 1000–1800 cm⁻¹ skanerlash oralig‘i ishlatilgani aytilgan. Shunga qaramay, taqdim etilgan Raman grafigining o‘qi taxminan 3000 cm⁻¹ qiymatigacha cho‘ziladi. Bu usul matni bilan shakl o‘rtasidagi yana bir diapazon nomuvofiqligidir.

Grafikda taxminan quyidagi cho‘qqilar belgilangan:

• 1332,8 cm⁻¹: Olmosning xarakterli Raman cho‘qqisi,
• 1351,2 cm⁻¹: Grafenning nuqson bilan bog‘liq D tasmasi sifatida talqin qilingan cho‘qqi,
• 1590,3 cm⁻¹: Grafit yoki grafen tuzilishining G tasmasiga mos cho‘qqi,
• 2699,5 cm⁻¹: Grafenning 2D tasmasiga mos cho‘qqi.

Tadqiqotchilar D va 2D tasmalarining kuzatilishini grafenning bir qismi 1600 °C va 5,8 GPa dagi sintezdan keyin ham tuzilmada qolganining belgisi sifatida baholagan.

Biroq olmosning 1332 cm⁻¹ cho‘qqisi bilan grafenning taxminan 1350 cm⁻¹ D tasmasi bir-biriga juda yaqin. Cho‘qqilarni ajratish, bazaviy chiziq tahlili yoki D/G va 2D/G intensivlik nisbatlari berilmagani sababli qolgan grafen miqdori miqdoriy aniqlanmagan.

Mexanik xususiyatlar qanday o‘lchangan?

Vickers qattiqlik sinovida 98 N yuk va 15 soniya ushlab turish vaqti ishlatilgan. Yeyilishga chidamlilik JB/T 3235-2013 usuliga ko‘ra 80-raqamli vitrifiye bog‘langan kremniy karbid silliqlash g‘ildiragi bilan o‘lchangan yeyilish nisbati orqali ifodalangan.

Siqilish mustahkamligi universal mexanik sinov qurilmasida aniqlangan; biroq namuna geometriyasi, yuklash tezligi, namuna soni va sinish mezoni berilmagan.

Termik barqarorlik havo atmosferasida daqiqasiga 20 °C qizdirish tezligida bajarilgan bir vaqtning o‘zidagi termik tahlilda polikristall qatlamning boshlang‘ich oksidlanish harorati orqali baholangan.

Grafen qo‘shilishi mexanik xususiyatlarni qanday o‘zgartirgan?

Foizli yaxshilanishni umuman quyidagi bog‘lanish orqali hisoblash mumkin:

\[ \mathrm{İyileşme\ (\%)} = \frac{X_{\mathrm{grafenli}}-X_{\mathrm{grafensiz}}} {X_{\mathrm{grafensiz}}}\times100 \]

Jadvaldagi grafensiz qiymatlar taxminiy belgi bilan berilgani sababli bevosita qayta hisoblangan foizlar bilan tadqiqot bildirgan foizlar o‘rtasida kichik yaxlitlash farqlari bo‘lishi mumkin.

Yeyilish nisbati qanday talqin qilinishi kerak?

Tadqiqotdagi “abrasion ratio” abraziv ishlov vaqtida olib tashlangan yoki yeyilgan qarshi material miqdorining PCD da yuzaga kelgan hajmiy yo‘qotishga nisbati bo‘lgan samaradorlik ko‘rsatkichidir. Ishlatilgan usulda yuqoriroq nisbat bir xil PCD yo‘qotishi bilan ko‘proq ish bajarilishini va shu sababli yuqoriroq yeyilishga chidamlilikni anglatadi.

Grafen qo‘shilganda qiymatning 11,60×10⁴ darajasidan 13,49×10⁴ darajasiga ko‘tarilishi tajriba sharoitida 16,29 foizlik yeyilishga chidamlilik yaxshilanishi sifatida talqin qilingan.

Bu natija ma’lum bir kremniy karbid tosh, yuk va sinov standarti uchun amal qiladi. Tog‘ jinsini burg‘ilash, metall kesish yoki kompozitga ishlov berishda ayni foizdagi asbob umri o‘sishi yuz berishi ko‘rsatilmagan.

Oksidlanish harorati natijasi

Termogravimetrik egri chiziqlarda grafensiz namunaning massa yo‘qotishi taxminan 1070 °C da, grafenli namunaniki esa taxminan 1115 °C da boshlangani belgilangan. Bu boshlang‘ich oksidlanish haroratida 45 °C ga o‘sishni anglatadi.

Tadqiqotchilar bu yaxshilanishni erkin kremniyning kamayishi, SiC ulushining ortishi va grafenning yuqori issiqlik o‘tkazuvchanligi bilan izohlaydi.

Biroq usul bo‘limida termik tahlil oralig‘i xona haroratidan 1000 °C gacha deb berilgan. 1070 va 1115 °C qiymatlarini o‘lchash uchun tajriba 1000 °C dan yuqoriga davom etgan bo‘lishi kerak. 5-shakl o‘qi taxminan 1400 °C gacha yetadi. Shu sababli usulda yozilgan 1000 °C yuqori chegarasi ehtimol to‘liq emas yoki xato; tadqiqot buni tushuntirmagan.

Grafenning ilgari surilgan to‘rtta ta’sir mexanizmi

1. Erkin kremniyni kamaytirish va SiC hosil bo‘lishini oshirish

Grafen kremniy bilan reaksiyaga kirisha oladigan qo‘shimcha uglerod yuzasini ta’minlaydi. Shu tariqa bog‘lovchi fazadagi kremniyning kattaroq qismi SiC ga aylanishi mumkin. Erkin kremniyning kamayishi sovishdan kelib chiqadigan hajm o‘zgarishi va ichki kuchlanish xavfini kamaytirishi mumkin.

2. Issiqlik o‘tkazilishini yaxshilash

Grafenning yuqori issiqlik o‘tkazuvchanligi tufayli kesish yoki burg‘ilash vaqtida hosil bo‘ladigan issiqlik polikristall qatlamdan tezroq olib ketilishi mumkinligi ilgari surilgan. Bu mexanizm olmosning yuqori haroratda grafitlashuvini va havoda oksidlanishini kechiktirishi mumkin.

Biroq yakuniy kompozitning issiqlik o‘tkazuvchanligi yoki haqiqiy kesish paytidagi sirt harorati o‘lchanmagan. Shu sababli issiqlik o‘tkazilishiga asoslangan izoh bevosita tajriba natijasi emas, balki material xususiyatlariga tayangan mexanizm taklifidir.

3. Don chegarasini ko‘priklash va yoriqni og‘dirish

Tadqiqotga ko‘ra, sintezdan keyin qolgan grafen nanoplakachalari olmos donalari orasidagi uch karra chegara hududlariga joylashishi mumkin. Qatlamli tuzilma yoriq yuzalari orasida ko‘prik hosil qilib yoriq ochilishini cheklashi; grafen qatlamlarining sirpanishi esa sinish energiyasining bir qismini sarflashi mumkin.

Biroq sinish qovushqoqligi, egilish mustahkamligi, yoriq uzunligi yoki sinish yuzasi tekshirilmagan. Shu sababli grafenning ko‘priklash mexanizmi bevosita tasvirlanmagan va miqdoriy tasdiqlanmagan.

4. Kukun joylashuvi va sinterlash bir jinsliligini yaxshilash

Grafenning ishqalanishi past qatlamli tuzilishi sovuq presslash vaqtida olmos zarrachalari o‘rtasidagi ishqalanishni kamaytirishi, zarrachalarning qayta joylashishi va bo‘shliqlar to‘lishini osonlashtirishi mumkinligi ilgari surilgan.

Biroq presslash zichligi, boshlang‘ich g‘ovaklik, zarracha harakati yoki sinterlangan zichlik miqdoriy o‘lchanmagan. SEM tasvirlarining zich ko‘rinishi bu mexanizmning bevosita dalili emas.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan natijalar

• 0,1 foiz grafen nanoplakachalari o‘rganilgan sintez sharoitida PCD qatlamining sezilarli zichlashuviga xalaqit bermagan.
• Grafensiz namunada XRD orqali erkin kremniy signali kuzatilgan, grafenli namunada esa shu signal aniqlanmagan.
• Grafenli namunada olmos va β-SiC fazlari saqlanib qolgan.
• Raman spektrida grafen bilan bog‘langan D, G va 2D hududlarida signallar kuzatilgan.
• 0,1 foiz grafen qo‘shilishi qattiqlik, yeyilish nisbati va siqilish mustahkamligini oshirgan.
• Grafen qo‘shilgan namunaning boshlang‘ich oksidlanish harorati tadqiqotda 45 °C yuqoriroq deb qayd etilgan.
• Kremniy bilan bog‘langan PCD ning yeyilishga chidamliligi juda kam miqdordagi uglerod nanomateriali qo‘shilishi bilan yaxshilanishi mumkin ko‘rinadi.

Tadqiqot nimani isbotlamaydi?

• 0,1 foiz eng maqbul grafen ulushi ekanini isbotlamaydi.
• Erkin kremniy atomik yoki hajmiy jihatdan butunlay nolga tushganini qat’iy ko‘rsatmaydi.
• Grafen yakuniy kompozitning issiqlik o‘tkazuvchanligini oshirganini bevosita o‘lchamaydi.
• Grafen sinish qovushqoqligini oshirganini tajribaviy ko‘rsatmaydi.
• Grafen nanoplakachalari don chegaralarida ko‘prik hosil qilganini bevosita tasvirlamaydi.
• Haqiqiy burg‘ilash yoki kesib ishlash sharoitida asbob umri 16,29 foiz oshishini ko‘rsatmaydi.
• Termik sikl, zarba, charchash yoki uzoq muddatli oksidlanishga chidamlilikni baholamaydi.
• Grafen taqsimoti butun namuna hajmida bir jinsli ekanini isbotlamaydi.
• Ishlab chiqarish iqtisodiy, masshtablanuvchi yoki seriyali asbob ishlab chiqarishga tayyor ekanini ko‘rsatmaydi.
• Turli olmos don o‘lchamlari, kremniy nisbatlari va qattiq metall taglik sinflarida ayni natijalar olinishi mumkinligini ko‘rsatmaydi.

Tadqiqotning asosiy cheklovlari

• Faqat grafensiz va 0,1 foiz grafenli ikkita tarkib taqqoslangan.
• Namuna takrorlari soni ko‘rsatilmagan.
• Standart og‘ish, xato ustuni, ishonch oralig‘i yoki ahamiyatlilik testi berilmagan.
• Grafen miqdori haqiqatan ham 0,1 foiz darajasida qolganligi kimyoviy tahlil bilan tasdiqlanmagan.
• Grafenning taqsimoti va aglomeratsiyasi miqdoriy o‘rganilmagan.
• XRD fazlari Rietveld tahlili bilan miqdoriylashtirilmagan.
• Erkin kremniy miqdori mustaqil usul bilan o‘lchanmagan.
• Qoldiq kuchlanish va sovishdan kelib chiqadigan hajmiy kuchlanish bevosita o‘lchanmagan.
• Issiqlik o‘tkazuvchanligi o‘lchanmagan.
• Sinish qovushqoqligi va zarbaga chidamlilik o‘lchanmagan.
• EDS qurilmasi ishlatilgani aytilgan bo‘lsa-da, aniq EDS xaritasi yoki miqdoriy natija taqdim etilmagan.
• SEM tasvirlari cheklangan hududlarga tegishli va g‘ovaklik qiymati berilmagan.
• Raman usulidagi 1000–1800 cm⁻¹ oralig‘i bilan 2699 cm⁻¹ cho‘qqisini o‘z ichiga olgan grafik bir-biriga mos kelmaydi.
• Termik tahlil usuli 1000 °C yuqori chegarani bildirsa-da, natijalar 1115 °C gacha yetadi.
• PCD ning sintezdagi va keyinchalik kavsharlangan qattiq metall taglik bilan munosabati yetarlicha tushuntirilmagan.
• Muallif ma’lumotlari yuklangan matn bilan SSRN metadata yozuvi o‘rtasida mos kelmaydi.

Kelajakda bajarilishi kerak bo‘lgan tajribalar

Grafen ulushi noldan 0,1 foizgacha kichikroq qadamlarda va 0,1 foizdan yuqori turli darajalarda tekshirilishi kerak. Ortiqcha grafen aglomeratsiya, yetarli bo‘lmagan sinterlanish yoki olmos–olmos bog‘larining kamayishi kabi salbiy ta’sirlar hosil qiladimi — buni o‘rganish kerak.

Har bir tarkib uchun yetarli miqdorda mustaqil sintezlar bajarilib, qattiqlik, yeyilish va siqilish natijalari o‘rtacha, standart og‘ish va ishonch oraliqlari bilan berilishi kerak. Shunda kuzatilgan farqlar namuna o‘zgaruvchanligidan kattami yoki yo‘qmi, aniqlash mumkin bo‘ladi.

Erkin kremniy va SiC miqdori miqdoriy XRD, elektron mikroskopiya va kimyoviy tahlil bilan o‘lchanishi kerak. Raman xaritalashi orqali grafen qaysi hududlarda qolishi, aglomeratsiya qilishi yoki qilmasligi va sintez davomida qanchasi SiC ga aylanishi o‘rganilishi kerak.

Sinish qovushqoqligi, uch nuqtali egilish, zarba va termik sikl tajribalari qo‘shilishi; sinish yuzalari SEM va imkon qadar transmissiya elektron mikroskopiyasi bilan o‘rganilib, grafen ko‘priklash va yoriqni og‘dirish mexanizmlari bevosita ko‘rsatilishi kerak.

Yakuniy bosqichda kesuvchi uchlar granit, beton, kremniy miqdori yuqori alyuminiy va boshqa ishlov berish qiyin materiallarda haqiqiy asbob umri sinovlaridan o‘tkazilishi kerak. Kesish kuchi, asbob harorati, yeyilish hajmi, qirra sinishi va ishlov berilgan sirt sifati birgalikda baholanishi lozim.

Tadqiqot usuli va natijalari

Tajriba dizaynining qisqacha mazmuni

Boshlang‘ich materiallarning asosiy xususiyatlari

Xarakterizatsiya qurilmalari va sharoitlari

Mexanik va termik natijalarning qisqacha mazmuni

Natijalar ishonchliligini baholash uchun nazorat ro‘yxati

Shakl va jadvallarning ilmiy ma’nosi

• 1-shakl: Pirofillit, dolomit, uglerod disk, molibden idish, qattiq metall taglik va olmos kukunidan tashkil topgan yuqori bosimli sintez hujayrasining qatlamli tuzilishini ko‘rsatadi.
• 2-shakl: Grafensiz va 0,1 foiz grafenli PCD namunalarning SEM tasvirlarini taqqoslab, har ikkala namuna ham sifat jihatidan zich va katta yoriqlardan holi ko‘rinishini ko‘rsatadi.
• 3-shakl: Grafensiz namunada olmos, β-SiC va erkin kremniy cho‘qqilarini; grafenli namunada esa olmos va β-SiC cho‘qqilarini ko‘rsatadi.
• 4-shakl: Olmos va grafen bilan bog‘langan Raman cho‘qqilarini taqdim etib, sintezdan keyin uglerodning grafenga o‘xshash bir qismi saqlanib qolgan bo‘lishi mumkinligini ko‘rsatadi.
• 1-jadval: Qattiqlik, yeyilish nisbati, siqilish mustahkamligi va oksidlanish boshlanish haroratidagi o‘zgarishlarni son jihatdan taqqoslaydi.
• 5-shakl: Grafensiz va grafenli polikristall olmos qatlamlarining termogravimetrik egri chiziqlarini taqqoslab, oksidlanish boshlanishining 1070 °C dan 1115 °C gacha siljiganini ko‘rsatadi.

Manba va usul bo‘yicha izoh

Tadqiqotning to‘liq asl nomi: Preparation and Characterization of Graphene Nanoplatelet-Modified Silicon-Bonded Polycrystalline Diamond Composites

Yuklangan to‘liq matndagi mualliflar va ularning tartibi: Dandan Li, Xuefeng Yang va Zhengxin Li.

Teng birinchi muallif: Teng hissa yoki teng birinchi mualliflik haqida ma’lumot berilmagan.

Yuklangan matndagi mas’ul mualliflar: Xuefeng Yang va Zhengxin Li.

Muassasa bog‘liqliklari:

• School of Materials Science and Engineering, Henan University of Technology, Zhengzhou, China
• School of Materials Engineering, Henan Polytechnic College, Zhengzhou, China

Dandan Li va Zhengxin Li Henan University of Technology bilan, Xuefeng Yang esa Henan Polytechnic College bilan bog‘langan deb ko‘rsatilgan.

Bibliografik nomuvofiqlik: Yuklangan matndagi muallif va mas’ul muallif ma’lumotlari kirish vaqtida SSRN metadata yozuvi bilan mos kelmaydi. SSRN yozuvida Dandan Li va Yuchang Wang ismlari ko‘rsatilgan. Mualliflar ro‘yxati aniqlashtirilmaguncha ikkilamchi nashrlarda faqat avtomatik metadata ishlatilmasligi kerak.

DOI: 10.2139/ssrn.7195325. DOI SSRN preprint yozuviga tegishli va peer-reviewli jurnal maqolasi DOI si sifatida baholanmasligi kerak.

Jurnal: Peer-reviewli jurnal nomi ko‘rsatilmagan va chop etilgan jurnal versiyasi tasdiqlanmagan.

Nashr platformasi: SSRN.

SSRN annotatsiya raqami: 7195325.

Nashr yili: 2026.

Manba turi: Yuqori harorat–yuqori bosim sintezi, elektron mikroskopiya, XRD, Raman, mexanik sinovlar va termik tahlilni o‘z ichiga olgan tajribaviy materialshunoslik preprinti.

Peer-review holati: Tadqiqot peer-reviewdan o‘tmagan. Har bir sahifada preprint va peer-reviewdan o‘tmagan tadqiqot ekanligi haqida ogohlantirish mavjud.

Rasmiy havola:https://ssrn.com/abstract=7195325

Moliyalashtirish: Yuklangan matnda alohida moliyalashtirish bayonoti yo‘q.

Muallif hissalari: Shaxslar bo‘yicha mualliflik hissasi bayonoti berilmagan.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Alohida manfaatlar to‘qnashuvi bayonoti mavjud emas.

Ma’lumotlarga kirish: Xom XRD va Raman fayllari, SEM tasvirlar to‘plamining to‘liq nusxasi, mexanik sinovlarning namuna bo‘yicha natijalari va ishlab chiqarish retseptining to‘liq tarkibi uchun ochiq ma’lumot havolasi taqdim etilmagan.

Ushbu turkcha maqola yuklangan tadqiqotning to‘qqiz sahifalik to‘liq matni, yuqori bosim hujayrasi sxemasi, SEM tasvirlari, XRD naqshlari, Raman spektri, termogravimetrik egri chiziqlari va mexanik xususiyatlar jadvali o‘rganilib tayyorlangan. Tashqi manbalar faqat SSRN yozuvi, DOI va bibliografik identifikatsiya ma’lumotlarini tasdiqlash maqsadida ishlatilgan; ilmiy mazmunga tashqaridan tajriba natijasi qo‘shilmagan.

Tadqiqotning asosiy cheklovlari: faqat bitta grafen ulushi sinab ko‘rilgani, takrorlar soni va statistik taqsimotlar berilmagani, erkin kremniy miqdoriy o‘lchanmagani, grafen taqsimoti xaritalanmagani, issiqlik o‘tkazuvchanligi va sinish qovushqoqligi bevosita sinovdan o‘tkazilmagani, haqiqiy kesish yoki burg‘ilash sinovlari mavjud emasligi, Raman va termik tahlil diapazonlaridagi usul–shakl nomuvofiqliklari hamda rasmiy metadata bilan to‘liq matn o‘rtasidagi mualliflar farqidir.