Avantages des plaques en carbure de silicium

Le carbure de silicium (SiC) est un matériau céramique impressionnant doté de propriétés physiques, mécaniques et thermiques exceptionnelles. Il est utilisé depuis longtemps comme matériau de protection balistique militaire et civile en raison de sa capacité à absorber l'énergie de projectiles à grande vitesse sans se déformer. Il peut absorber et dissiper l'énergie de l'impact.

Lors des essais d'AC, les trois céramiques SiC stratifiées ont résisté avec succès aux impacts de balles, n'étant pas complètement pénétrées malgré les multiples impacts d'une balle de 8 mm. Toutefois, la profondeur du BFS pour les échantillons à couches progressives était inférieure à celle des échantillons à matrice pure.

Dureté élevée

Les plaques de carbure de silicium sont des matériaux durs, solides et résistants à l'usure, idéaux pour de nombreuses applications impliquant des températures élevées ou des substances corrosives telles que les acides. Grâce à leurs excellentes propriétés mécaniques qui leur permettent de résister aux chocs et d'absorber les vibrations, les plaques de carbure de silicium constituent un excellent choix de matériau pour les meules de tronçonnage, les meules de meulage, les matériaux réfractaires, les composants automobiles, les pièces de roulement ou les échangeurs de chaleur.

Les plaques de carbure de silicium présentent des propriétés mécaniques et thermiques exceptionnelles, tout en restant légères. Disponibles en différentes tailles, épaisseurs et formes - parfaites pour des applications polyvalentes et rentables dans tous les secteurs - les plaques de carbure de silicium peuvent être fabriquées à l'aide de divers procédés, notamment la recristallisation, le pressage à chaud, le pressage isostatique à chaud (HIP), le frittage par liaison réactionnelle ou le frittage par liaison réactionnelle.

La plaque SiC est l'une des utilisations les plus courantes du matériau SiC ; l'une des applications les plus courantes est la céramique pare-balles. Bien que d'autres céramiques puissent remplir cette fonction, le SiC se distingue par sa combinaison de dureté et de légèreté ; en outre, il résiste bien aux attaques chimiques, ce qui le rend adapté aux applications militaires et policières.

Les céramiques de nitrure de bore (BN) et d'oxyde d'aluminium (Al2O3) sont souvent utilisées pour les applications de protection balistique. Le BN est particulièrement utile car il absorbe et dissipe l'énergie des projectiles, tandis que l'Al2O3 offre un équilibre optimal de dureté et de résistance à l'usure.

Conductivité thermique élevée

Le carbure de silicium conducteur d'électricité est, après le nitrure d'aluminium, la deuxième céramique technique en termes de conductivité thermique, ce qui en fait un excellent matériau pour la dispersion de l'électricité et la gestion efficace de la chaleur dans les applications liées à l'électronique, aux semi-conducteurs et à la production d'énergie. Cette caractéristique en fait un matériau idéal pour les capteurs et les détecteurs tels que les détecteurs de gaz et de radiations, ainsi que les détecteurs d'UV utilisés pour la surveillance de l'environnement. Les feuilles de SiC conducteur sont disponibles dans un assortiment de tailles et d'épaisseurs adaptées à chaque cas d'utilisation.

La résilience et les menaces chimiques font de Ceram-X un matériau idéal pour les armures militaires et la protection balistique, offrant une excellente résilience et résistance. C'est l'une des céramiques connues les plus dures, tout en étant légère. En outre, ce matériau offre une résistance exceptionnelle aux balles, aux obus perforants et aux fragments à grande vitesse, offrant ainsi une protection inégalée.

Le SiC se distingue par son faible coefficient de dilatation thermique, ce qui lui permet de résister à des températures que d'autres matériaux ne peuvent pas supporter. Associé à son excellente conductivité thermique et à sa résistance, le SiC est un matériau idéal pour les revêtements de réacteurs nucléaires ou les revêtements céramiques dans les réacteurs nucléaires, car sa faible densité permet d'alléger les composants des meubles et d'utiliser l'énergie de manière plus rentable.

Résistance à la corrosion

Les plaques de carbure de silicium offrent une résistance exceptionnelle à la corrosion dans les environnements acides et basiques. Cette qualité peut même supporter des températures bien supérieures à son point de fusion, ce qui la rend adaptée aux applications industrielles nécessitant une résistance à la chaleur et une durabilité. En outre, ce matériau présente une résistance supérieure avec des indices de dureté de Mohs rivalisant avec ceux du diamant, ce qui le rend adapté aux fours utilisés pour fondre le fer et l'acier ou aux produits de blindage destinés à assurer la protection.

La tôle Sic présente non seulement une résistance exceptionnelle à la corrosion, mais elle est aussi extrêmement durable contre l'érosion et l'abrasion. Ses propriétés anti-abrasives en font un matériau intéressant pour les applications impliquant des opérations de coupe et de meulage précises. En outre, le fait qu'il soit non toxique et inerte garantit encore davantage sa résistance supérieure aux attaques chimiques.

Les revêtements de chrome (Cr) projetés par magnétron peuvent augmenter de manière significative la résistance à la corrosion des plaques de SiC en fournissant une protection supplémentaire contre la corrosion grâce aux couches de Cr projetées par magnétron, comme cela a été démontré en immergeant des plaques de SiC frittées sans pression et des plaques non revêtues dans du sel Na2SO4 fondu à des températures comprises entre 900 et 1000 degrés Celsius pendant 4 heures ; les plaques non revêtues se sont presque complètement désintégrées après cette période, tandis que les échantillons revêtus sont restés structurellement sains en raison de la formation de couches de siliciure de Cr qui ont empêché la dissolution préférentielle du silicium.

Haute résistance

Le carbure de silicium (SIC) est l'un des matériaux synthétiques les plus durs, affichant une dureté de Mohs exceptionnelle presque équivalente à celle du diamant. En outre, le SIC présente un excellent rapport résistance/poids et une excellente résistance à la corrosion, ce qui le rend adapté à diverses utilisations, notamment les blindages/protections balistiques/outils de coupe/composants résistants à l'usure, les fours industriels et les équipements.

Les composites SiC/Al offrent des valeurs CTE inférieures à celles de l'alliage 6063-Al en raison du réseau 3D rigide de grains grossiers et interpénétrés en forme de grandes plaques qu'ils contiennent. En outre, les céramiques de SiC limitent efficacement l'expansion de l'alliage d'Al pendant la dilatation thermique et empêchent sa propagation latérale.

La figure 7(a) montre que l'ETR des composites SiC3D/Al diminue progressivement avec l'augmentation de la teneur en graines. Le Com-SCa0 sans graines affiche la valeur CTE la plus élevée, tandis que les composites avec 15% et 20% montrent tous deux des CTE décroissants qui atteignent une valeur minimale absolue de 5,54 et 5,4×10-6 K-1 respectivement.

D'un point de vue microstructurel, ces composites révèlent que les graines d'a-SiC ont accéléré la transition des grains de b-SiC vers des grains d'a-SiC en forme de plaque avec des tailles et des cols de liaison uniformes, conduisant à des grains en forme de plaque plus importants avec des tailles et des cols de liaison uniformes qui forment des grains en forme de plaque plus importants avec des cols de liaison solides. Les particules se sont interpénétrées dans ces grains de b-SiC équiaxes pour former un réseau 3D interconnecté innovant avec une forte force de liaison qui a servi de canaux à grande vitesse pour la transmission des phonons, supprimant ainsi la dilatation thermique dans l'alliage d'alliage d'Al.