cerâmica de carbeto de silício

As cerâmicas estruturais, também conhecidas como cerâmicas de engenharia, são uma classe de cerâmicas avançadas que exercem principalmente os efeitos mecânicos, térmicos, químicos e outros efeitos dos materiais. As cerâmicas estruturais têm as propriedades de resistência a altas temperaturas, resistência ao desgaste, resistência à corrosão, resistência à oxidação e baixa fluência sob alta temperatura. Elas podem suportar o ambiente de trabalho severo para o qual os materiais metálicos e os materiais poliméricos não são competentes. São amplamente utilizadas na aviação, em máquinas, automóveis, metalurgia, indústria química, eletrônica e outros campos, e se tornaram uma classe de materiais cerâmicos que estão se desenvolvendo muito rapidamente. As cerâmicas de carbeto de silício são apresentadas a seguir. O carbeto de silício, comumente conhecido como carborundum, também conhecido como carborundum, é um composto típico de ligação covalente que quase não existe na natureza. Em 1890, quando Eword e G. Acheson quiseram sintetizar o diamante adicionando silício ao carbono como catalisador, eles prepararam o carbeto de silício. Atualmente, ele ainda está sendo estudado e desenvolvido.

O carbeto de silício foi usado inicialmente por causa de seu desempenho superduro, que pode ser preparado em vários rebolos, tecidos abrasivos, papel abrasivo e vários abrasivos, e é amplamente usado no setor de processamento mecânico. Na Segunda Guerra Mundial, descobriu-se que a cerâmica de carbeto de silício também poderia ser usada como agente redutor e elemento de aquecimento na fabricação de aço, promovendo assim seu rápido desenvolvimento. Com o avanço das pesquisas, descobriu-se que ela tem muitas propriedades excelentes, como estabilidade em altas temperaturas, alta condutividade térmica, resistência à corrosão ácida e alcalina, baixo coeficiente de expansão e boa resistência a choques térmicos.

Há principalmente duas formas cristalinas de carbeto de silício, a saber: cúbica β- SIC4 e hexagonal α- SIC。 As unidades estruturais básicas da estrutura de carbeto de silício são tetraedros SIC4 e CSI4 que se interpenetram. Os tetraedros compartilham a mesma borda para formar uma camada plana, e os vértices são conectados com a próxima camada de tetraedros para formar um mecanismo tridimensional. Como diferentes sequências de empilhamento de tetraedros podem formar diferentes estruturas, centenas de variantes foram encontradas até o momento. Em geral, símbolos concisos e intuitivos, como as letras C, H e R, são usados para representar o tipo de estrutura, e o número de camadas contidas na célula unitária é usado para mostrar a diferença. Embora as constantes de rede desses polimorfos sejam diferentes, não há nenhuma mudança óbvia nas substâncias contidas neles. A cerâmica de carbeto de silício é um composto de valência típico, mas também há alguns tipos iônicos. De acordo com o cálculo teórico, 78% da energia total da ligação SI-C pertence ao estado covalente e 22% pertence ao estado iônico. Devido ao pequeno tamanho dos átomos de S e C, ao comprimento da ligação e à forte covalência, a cerâmica de carbeto de silício tem uma série de características, como alta dureza, certa resistência mecânica e sinterização difícil.

O carbeto de silício é um composto estável ligado a uma ligação covalente típica. Além disso, seu coeficiente de difusão é baixo, o que dificulta a densificação por métodos de sinterização convencionais. É necessário adicionar alguns auxiliares de sinterização para aumentar a energia ou a área da superfície e adotar processos especiais para obter cerâmicas densas de carbeto de silício. De acordo com o processo de sinterização, o carbeto de silício pode ser dividido em cerâmicas de carbeto de silício recristalizadas, cerâmicas de carbeto de silício sinterizadas por reação, cerâmicas de carbeto de silício sinterizadas sem pressão, cerâmicas de carbeto de silício sinterizadas por prensagem a quente, cerâmicas de carbeto de silício sinterizadas por prensagem isostática a quente de alta temperatura e carbeto de silício por deposição de vapor químico. As propriedades do carbeto de silício preparado por vários processos são bastante diferentes, ou seja, o SIC preparado pelo mesmo processo tem desempenho ruim devido às diferentes matérias-primas e aditivos.