céramique de carbure de silicium

Les céramiques structurelles, également connues sous le nom de céramiques techniques, sont une catégorie de céramiques avancées qui exercent principalement les effets mécaniques, thermiques, chimiques et autres des matériaux. Les céramiques structurelles ont les propriétés suivantes : résistance aux températures élevées, résistance à l'usure, résistance à la corrosion, résistance à l'oxydation et faible fluage à haute température. Elles peuvent résister à un environnement de travail difficile pour lequel les matériaux métalliques et les matériaux polymères ne sont pas compétents. Elles sont largement utilisées dans l'aviation, les machines, l'automobile, la métallurgie, l'industrie chimique, l'électronique et d'autres domaines, et sont devenues une catégorie de matériaux céramiques qui se développe très rapidement.Les céramiques structurelles comprennent principalement les céramiques d'oxyde, les céramiques de nitrure et les céramiques de carbure. Les céramiques structurales comprennent principalement les céramiques d'oxyde, les céramiques de nitrure et les céramiques de carbure. Le carbure de silicium, communément appelé carborundum, est un composé à liaison covalente typique qui n'existe pratiquement pas dans la nature. En 1890, lorsque Eword et G. Acheson ont voulu synthétiser du diamant en ajoutant du silicium au carbone comme catalyseur, ils ont préparé du carbure de silicium. Aujourd'hui, il fait encore l'objet d'études et de développements.

Le carbure de silicium a d'abord été utilisé en raison de sa très grande dureté. Il peut être transformé en diverses meules, toiles abrasives, papiers abrasifs et divers abrasifs, et il est largement utilisé dans l'industrie du traitement mécanique. Pendant la Seconde Guerre mondiale, on a découvert que la céramique de carbure de silicium pouvait également être utilisée comme agent réducteur et comme élément chauffant dans la fabrication de l'acier, ce qui a favorisé son développement rapide. Des recherches plus approfondies ont permis de découvrir qu'elle possède de nombreuses propriétés excellentes, telles que la stabilité à haute température, une conductivité thermique élevée, la résistance à la corrosion acide et alcaline, un faible coefficient de dilatation et une bonne résistance aux chocs thermiques.

Il existe principalement deux formes cristallines de carbure de silicium, à savoir : cubique β- SIC4 et hexagonale α- SIC。 Les unités structurelles de base du réseau de carbure de silicium sont les tétraèdres SIC4 et CSI4 qui s'interpénètrent les uns les autres. Les tétraèdres partagent la même arête pour former une couche plane, et les sommets sont reliés à la couche suivante de tétraèdres pour former un mécanisme tridimensionnel. Étant donné que différentes séquences d'empilement de tétraèdres peuvent former différentes structures, des centaines de variantes ont été trouvées jusqu'à présent. En général, des symboles concis et intuitifs, à savoir les lettres C, H, R, sont utilisés pour représenter le type de réseau, et le nombre de couches contenues dans la cellule unitaire est utilisé pour montrer la différence. Bien que les constantes de réseau de ces polymorphes soient différentes, il n'y a pas de changement évident dans les substances qu'ils contiennent. La céramique de carbure de silicium est un composé de valence typique, mais il existe également des types ioniques. D'après les calculs théoriques, 78% de l'énergie totale de la liaison SI-C appartiennent à l'état covalent et 22% à l'état ionique. En raison de la petite taille des atomes S et C, de la longueur de la liaison et de la forte covalence, la céramique de carbure de silicium présente une série de caractéristiques, telles qu'une grande dureté, une certaine résistance mécanique et un frittage difficile.

Le carbure de silicium est un composé stable typique lié par des liaisons covalentes. En outre, son coefficient de diffusion est faible, ce qui le rend difficile à densifier par des méthodes de frittage conventionnelles. Il est nécessaire d'ajouter des adjuvants de frittage pour augmenter l'énergie de surface ou la surface et d'adopter des processus spéciaux pour obtenir des céramiques denses en carbure de silicium. Selon le processus de frittage, le carbure de silicium peut être divisé en céramiques de carbure de silicium recristallisées, céramiques de carbure de silicium frittées par réaction, céramiques de carbure de silicium frittées sans pression, céramiques de carbure de silicium frittées par pressage à chaud, céramiques de carbure de silicium frittées par pressage isostatique à chaud à haute température et carbure de silicium par dépôt chimique en phase vapeur. Les propriétés du carbure de silicium préparé par divers procédés sont très différentes, c'est-à-dire que le SIC préparé par le même procédé présente des performances médiocres en raison des différences de matières premières et d'additifs.