cerámica de carburo de silicio

Las cerámicas estructurales, también conocidas como cerámicas de ingeniería, son una clase de cerámicas avanzadas que ejercen principalmente los efectos mecánicos, térmicos, químicos y otros efectos de los materiales. Las cerámicas estructurales tienen propiedades de resistencia a altas temperaturas, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, resistencia a la oxidación y baja fluencia a altas temperaturas. Pueden resistir las duras condiciones de trabajo para las que los materiales metálicos y los materiales poliméricos no son competentes. Son ampliamente utilizados en la aviación, maquinaria, automóviles, metalurgia, industria química, electrónica y otros campos, y se han convertido en una clase de materiales cerámicos que se están desarrollando muy rápidamente.cerámicas estructurales incluyen principalmente cerámicas de óxido, cerámicas de nitruro y cerámicas de carburo. La cerámica de carburo de silicio se presenta principalmente a continuación. El carburo de silicio, comúnmente conocido como carborundo, es un compuesto típico de enlace covalente que casi no existe en la naturaleza. En 1890, cuando Eword y G. Acheson quisieron sintetizar diamante añadiendo silicio al carbono como catalizador, prepararon carburo de silicio. Hoy en día, se sigue estudiando y desarrollando.

El carburo de silicio se utilizó inicialmente debido a su rendimiento superduro, que se puede preparar en diversas muelas abrasivas, tela abrasiva, papel abrasivo y diversos abrasivos, y se utiliza ampliamente en la industria de procesamiento mecánico. En la Segunda Guerra Mundial, se descubrió que la cerámica de carburo de silicio también podía utilizarse como agente reductor y elemento calefactor en la fabricación de acero, lo que promovió su rápido desarrollo. Con la investigación posterior, se descubrió que tiene muchas propiedades excelentes, como estabilidad a altas temperaturas, alta conductividad térmica, resistencia a la corrosión ácida y alcalina, bajo coeficiente de dilatación y buena resistencia al choque térmico.

Existen principalmente dos formas cristalinas de carburo de silicio, a saber: cúbica β- SIC4 y hexagonal α- SIC。 Las unidades estructurales básicas de la red de carburo de silicio son tetraedros SIC4 y CSI4 interpenetrados entre sí. Los tetraedros comparten la misma arista para formar una capa plana, y los vértices se conectan con la siguiente capa de tetraedros para formar un mecanismo tridimensional. Dado que distintas secuencias de apilamiento de tetraedros pueden formar estructuras diferentes, hasta ahora se han encontrado cientos de variantes. Por lo general, se utilizan símbolos concisos e intuitivos, a saber, las letras C, H, R, para representar el tipo de red, y el número de capas que contiene la celda unitaria para mostrar la diferencia. Aunque las constantes de red de estos polimorfos son diferentes, no hay ningún cambio obvio en las sustancias que contienen. La cerámica de carburo de silicio es un compuesto de valencia típico, pero también hay algunos tipos iónicos. Según el cálculo teórico, 78% de la energía total del enlace SI-C pertenece al estado covalente y 22% pertenece al estado iónico. Debido al pequeño tamaño de los átomos de S y C, a la longitud del enlace y a la fuerte covalencia, la cerámica de carburo de silicio presenta una serie de características, como alta dureza, cierta resistencia mecánica y sinterización difícil.

El carburo de silicio es un compuesto típico estable unido por enlace covalente. Además, su coeficiente de difusión es bajo, lo que dificulta su densificación mediante métodos de sinterización convencionales. Es necesario añadir algunos coadyuvantes de sinterización para aumentar la energía superficial o el área superficial y adoptar procesos especiales para obtener cerámicas densas de carburo de silicio. Según el proceso de sinterización, el carburo de silicio puede dividirse en cerámica de carburo de silicio recristalizado, cerámica de carburo de silicio sinterizado por reacción, cerámica de carburo de silicio sinterizado sin presión, cerámica de carburo de silicio sinterizado por prensado en caliente, cerámica de carburo de silicio sinterizado por prensado isostático en caliente a alta temperatura y carburo de silicio por deposición química de vapor. Las propiedades del carburo de silicio preparado mediante diversos procesos son bastante diferentes, es decir, el SIC preparado mediante el mismo proceso tiene un rendimiento deficiente debido a las diferentes materias primas y aditivos.