Avantages de la fibre de carbure de silicium

La fibre de carbure de silicium est un matériau céramique de haute performance qui présente de nombreux avantages, notamment la résistance à l'oxydation à haute température, la dureté, la solidité et la faible densité. En outre, elle présente d'excellentes propriétés de résistance à la corrosion et de stabilité thermique.

Le COVID-19 a eu un impact négatif sur la demande et les chaînes d'approvisionnement de nombreuses industries, entraînant un ralentissement de la production chez les fabricants de l'aérospatiale et de la défense.

Résistance aux hautes températures

Les fibres de carbure de silicium constituent un choix exceptionnel pour les composites à matrice métallique et céramique en raison de leur extrême résistance aux hautes températures, grâce à leur exceptionnelle résistance à la rupture et à l'oxydation qui leur permet de rester intactes à des températures supérieures à 1000 F (540degF). Leur stabilité réside dans leur faible teneur en oxygène qui assure une stabilité à haute température dans le temps.

Ce matériau constitue une alternative légère mais performante aux superalliages à base de nickel, offrant une solidité, une résistance à la chaleur et une inertie chimique similaires, tout en étant plus léger et plus durable. En outre, sa nature chimiquement inerte lui permet de résister à la corrosion et aux dommages chimiques.

Un processus de fabrication innovant a été mis au point pour produire des fibres de carbure de silicium résistantes aux températures élevées. En utilisant du silane à faible poids moléculaire (LPS) comme matière première et en le faisant réagir avec un composé organique contenant des éléments de densification pour produire du polycarbosilane contenant de l'AL et de l'Y (PACS et PYCS), des fibres continues sont ensuite filées à l'aide de la technologie de filage par fusion avant d'être frittées pour former une fibre de SiC résistante aux hautes températures.

Haute résistance

La fibre de carbure de silicium est un matériau solide capable de résister à des températures extrêmes. Sa composition stœchiométrique et sa microstructure polycristalline lui confèrent une grande résistance à la traction, tandis que sa dureté et sa résistance chimique le rendent adapté aux processus de trempe des métaux ainsi qu'aux applications de trempe à l'huile dans les opérations de trempe des métaux. En outre, le carbure de silicium peut résister aux environnements à haute pression, ce qui en fait une excellente option pour les joints de pompes à huile et d'autres produits mécaniques fonctionnant dans ces conditions.

L'augmentation de la production aérospatiale et militaire, le financement accru de la NASA et d'autres facteurs devraient entraîner une hausse de la demande nord-américaine de fibres de carbure de silicium, utilisées dans les disques de frein en céramique pour les voitures de sport ainsi que dans les gilets pare-balles.

Le centre de recherche Glenn de la NASA a mis au point un procédé à micro-ondes permettant de produire des câbles SiC plus résistants. Ce procédé aide les fabricants à réduire les besoins en énergie, les températures et les temps de traitement, ainsi qu'à guérir les câbles SiC endommagés ou de mauvaise qualité afin d'en améliorer les performances. En outre, ce procédé innovant permet de réduire les coûts de main-d'œuvre tout en augmentant les rendements de SiC utilisable.

Stabilité à haute température

Les fibres de carbure de silicium sont connues pour être des matériaux extrêmement résistants et durables, avec une excellente conductivité thermique et une résistance à la dilatation thermique, une résistance à la corrosion, un module élevé et de faibles taux de dilatation thermique et propriétés de résistance - des qualités qui les rendent appropriées pour les processus de trempe à l'huile dans le durcissement des métaux, ainsi que pour les matériaux résistants à l'abrasion ou les composites à matrice céramique.

Croissance du marché des fibres de carbure de silicium Le marché des fibres continues de carbure de silicium se développe rapidement en raison de la demande de l'industrie aérospatiale et de la défense pour des composants légers. En raison de sa résistance supérieure à l'oxydation et de sa pureté chimique, la fibre de carbure de silicium continue peut être utilisée dans de nombreuses applications, tandis que les fibres de carbure de silicium tissées peuvent même convenir à des applications à haute température telles que les réacteurs nucléaires ou les fours métallurgiques.

Le MEB a été utilisé pour examiner les morphologies de surface des fibres SiC-9 et SiC-14 produites dans notre laboratoire, telles qu'elles ont été préparées. La teneur en oxygène de ces échantillons n'était que de 0,07 % en poids, ce qui est nettement inférieur au rapport stœchiométrique du SiC. La stabilité thermique était excellente, aucun changement n'étant détectable, même lors de traitements thermiques prolongés.

Résistance à la corrosion

Les fibres de carbure de silicium sont des matériaux céramiques avancés dotés de propriétés thermiques, chimiques et mécaniques supérieures. Leur capacité à résister à des températures élevées les destine à des applications où d'autres matériaux se dégraderaient ou tomberaient en panne rapidement, tandis que leur résistance au fluage, à l'oxydation et à la fatigue en fait des matériaux adaptés aux applications aérospatiales et aux équipements militaires.

La résistance à la corrosion des fibres de carbure de silicium est due à leur faible densité de pores et à leur surface spécifique élevée, obtenues grâce à un processus d'infiltration-pyrolyse. Le polycarbosilane des molécules précurseurs pénètre dans les pores pour former du carbure de silicium secondaire qui réduit ensuite la taille des pores ; les échantillons verts fabriqués par cette étape subissent ensuite de multiples cycles d'infiltration-pyrolyse qui augmentent leur densité tout en diminuant la porosité.

La pandémie de COVID-19 a bouleversé les chaînes d'approvisionnement et de demande de nombreuses industries. De nombreuses usines ont fermé leurs portes, tandis que les compagnies aériennes et les industries de défense ont du mal à fonctionner en raison des restrictions imposées aux voyages et au fret.