SiC legato per reazione – Prestazioni ottimali in condizioni estreme

Il SiC legato per reazione (RBSC) è un materiale ceramico denso composto da carburo di silicio e particelle di carbonio. La cottura comporta variazioni dimensionali minime, consentendo una produzione con forma quasi definitiva senza costi aggiuntivi di lavorazione post-cottura.

È emerso che le strutture porose dell’RBSC dipendono da diverse variabili chiave legate al grado di grafitizzazione, alle dimensioni e alla morfologia delle fonti di carbonio; la loro influenza sul grado di reattività del carbonio rispetto al silicio fuso è stata enorme.

Alta resistenza

Il carburo di silicio è un materiale estremamente resistente e rigido, in grado di sopportare livelli elevati di sollecitazione senza compromettere la propria integrità strutturale. Grazie alla sua bassa densità e all’elevata rigidità specifica, il carburo di silicio è un materiale particolarmente indicato in contesti come quello dei telescopi spaziali, dove è necessario tenere conto dei limiti di peso.

L'inerzia chimica del SiC RB lo rende ideale per applicazioni in cui entra in contatto con sostanze chimiche aggressive. Inoltre, la sua resistenza agli shock termici gli consente di sopportare sbalzi improvvisi delle condizioni ambientali.

Per aumentare la resistenza alla flessione e il modulo elastico del SiC RB, abbiamo studiato in che modo i diversi tenori di carbonio influenzano la sua microstruttura. Utilizzando una soluzione composita di precursori PF e FA, siamo riusciti a controllare sia il tenore che la cristallinità del carbonio nella nostra preforma porosa, ottenendo un SiC RB con proprietà di resistenza alla flessione e modulo elastico superiori.

Alta conducibilità termica

Il SiC presenta un'elevata conducibilità termica, con un valore approssimativo di 300 W/mK, il che rende l'RBSC una scelta eccellente per le applicazioni che richiedono prestazioni ad alte temperature.

L'RBSC vanta un'eccellente resistenza all'usura abrasiva ed erosiva, il che lo rende ideale per ambienti industriali particolarmente impegnativi. Inoltre, il suo basso coefficiente di dilatazione termica consente rapide variazioni di temperatura senza compromettere l'integrità strutturale.

La distribuzione granulometrica della materia prima utilizzata nella preparazione delle preforme RBSC ha un effetto enorme sulla loro microstruttura e sulle proprietà fisiche, quali i valori di resistenza alla flessione e di modulo elastico. Un aumento del contenuto di nerofumo determina una microstruttura migliorata, con valori più elevati di resistenza alla flessione e di modulo elastico nei prodotti finiti che presentano una microstruttura migliore.

Espansione a bassa temperatura

Il SiC legato per reazione offre, nelle applicazioni che richiedono resistenza alle alte temperature, un’eccezionale capacità di espansione termica, ottenuta grazie all’utilizzo di nerofumo e grafite microsferica nel processo di fabbricazione. La composizione, la struttura e le proprietà del SiC legato per reazione variano in base al contenuto di carbonio, alla proporzione, alla morfologia e alla forma delle fonti di carbonio utilizzate.

La sinterizzazione per reazione rappresenta un metodo efficace per la produzione di materiali ceramici quali refrattari, corpi filtranti porosi e componenti soggetti a usura, come tenute meccaniche e cuscinetti.

L’RB SiC è un materiale estremamente robusto e affidabile che offre prestazioni eccellenti in diversi contesti. Grazie al suo basso coefficiente di dilatazione termica, questo materiale è ideale per applicazioni che richiedono una precisione dimensionale elevata, quali pompe, cuscinetti e valvole di regolazione del flusso. Inoltre, questo materiale versatile può essere impiegato anche nella produzione di componenti per apparecchiature di produzione di semiconduttori, come i componenti per la movimentazione dei wafer.

Basso attrito

Il carburo di silicio legato per reazione (RBSC) è un materiale ceramico versatile, che può essere modellato in forme complesse per impieghi professionali e industriali. L’RBSC vanta un’eccellente resistenza all’usura con un basso coefficiente di dilatazione, resistenza alla corrosione e proprietà elettriche eccezionali.

L’RBSC viene prodotto mediante infiltrazione di silicio liquido in preforme porose di carburo di silicio. Ciò dà origine a una ceramica dalla struttura impermeabile, resistente a fluidi moderatamente caustici e acidi, nonché agli idrocarburi leggeri. Inoltre, la sua composizione impermeabile e la struttura superficiale riducono l’attrito, garantendo una maggiore durata dei componenti; essendo leggero e rigido, è adatto ai telescopi spaziali in cui vigono limiti di peso del carico utile; la sua superficie altamente stabile dal punto di vista dimensionale ne aumenta ulteriormente il valore.

Elevata resistenza chimica

Il SiC ottenuto tramite sinterizzazione reattiva è altamente resistente alla corrosione chimica, il che lo rende ideale per ambienti in cui vengono utilizzati materiali corrosivi. Inoltre, la sua bassa espansione termica e la sua resistenza gli consentono di sopportare temperature estreme.

Il processo di produzione mediante legame reattivo prevede l'iniezione di silicio fuso in un materiale di carbonio poroso modellato secondo la forma del pezzo desiderato, dove reagisce con le molecole di carbonio per formare carburo di silicio.

La ricerca ha dimostrato che la resistenza alla flessione, il modulo elastico e la porosità delle ceramiche RBSC dipendono dal contenuto e dalla proporzione della fonte di carbonio. Il raggiungimento di una gradazione adeguata sia in termini di fonte di carbonio che di morfologia migliora significativamente le prestazioni; ciò garantisce una distribuzione uniforme delle particelle libere di SiC all’interno di una microstruttura compatta e proprietà superiori per i prodotti finali.