Le carbure de silicium est une céramique synthétique extrêmement dure qui présente une excellente résistance à l'abrasion, des propriétés thermiques supérieures, de faibles taux de dilatation et une résistance aux acides.
Le SiC peut être fabriqué dans plus de 250 polymorphes. Les polymorphes sont des variations d'un composé qui présentent des structures cristallines bidimensionnelles similaires, mais qui diffèrent en termes d'arrangement tridimensionnel ; les couches peuvent être empilées systématiquement dans l'espace ou dans le temps.
Durabilité
Le carbure de silicium est un matériau extrêmement durable qui présente d'excellentes propriétés pour une utilisation à des températures extrêmes, notamment une dureté élevée, une stabilité mécanique à des températures extrêmes, une faible dilatation thermique et une résistance à la corrosion. Le carbure de silicium est utilisé dans les plaques céramiques des gilets pare-balles ainsi que dans la pyrométrie à filaments minces et dans les réfractaires et creusets de fonderie ; il peut également être utilisé comme grain dans le papier de verre et comme outil de polissage abrasif.
La protection contre les perturbations électromagnétiques et les radiations fait du graphène un excellent choix comme revêtement protecteur pour les équipements exposés à des niveaux de chaleur élevés lors de la rentrée des engins spatiaux dans l'atmosphère terrestre. Il est possible d'accroître la durabilité en appliquant un revêtement à base de graphène.
Contrairement à son homologue lié par réaction, le carbure de silicium fritté sans pression présente une dureté, une résistance à l'abrasion et une résistance à la corrosion supérieures à celles du carbure de silicium lié par réaction. Cela en fait le matériau idéal pour les garnitures mécaniques et les roulements, ainsi que pour les équipements chimiques et pétrochimiques utilisés dans des conditions difficiles, comme les garnitures mécaniques ou les roulements qui doivent résister à des niveaux élevés d'usure ou de résistance à la corrosion - prolongeant ainsi la durée de vie des machines dans des environnements difficiles.
Résistance aux chocs
Le carbure de silicium est un matériau extrêmement dur, avec un indice de 9 sur l'échelle de Mohs, proche de la dureté du diamant. En raison de ses propriétés de solidité et de résistance à l'érosion, le carbure de silicium constitue un matériau tribologique idéal pour les outils de coupe ainsi que pour les produits en papier et en tissu qui requièrent une résistance élevée à l'usure.
Le SiC offre une résistance supérieure à l'abrasion et aux chocs dans les systèmes de blindage composites, sa combinaison d'une résistance élevée à la compression et d'un faible module d'élasticité offrant une protection contre les impacts de projectiles à grande vitesse sans endommager ou fracturer les plaques de céramique utilisées comme plaques de blindage.
Le SiC pressé est connu pour sa résistance exceptionnelle à la corrosion contre les acides, ce qui en fait un composant idéal pour les équipements de traitement chimique tels que les fours à haute température en céramique et les réacteurs chimiques. En outre, les garnitures mécaniques et les roulements des machines tournantes telles que les pompes centrifuges intègrent ce matériau en raison de ses propriétés spécifiques de résistance et de conductivité thermique, qui contribuent de manière significative à l'efficacité tout en résistant à des températures et à des déformations extrêmes.
Résistance à la corrosion
Le SiC est connu pour son incroyable résistance à la corrosion et aux attaques chimiques, grâce à la forte liaison covalente entre les atomes de silicium et de carbone qui empêche les acides, les sels fondus ou les alcalis de réagir avec lui. Grâce à ces caractéristiques, le SiC est un matériau idéal pour les garnitures mécaniques, les buses de sablage et les paliers lisses.
Le carbure de silicium peut également être utilisé comme matériau de remplacement léger dans des applications à haute température telles que les buses de pulvérisation pour la désulfuration des gaz de combustion et les tubes en céramique. Il peut résister à des températures allant jusqu'à 1800 degrés Celsius sans subir d'oxydation ou de dilatation thermique.
Le carbure de silicium lié par réaction peut être créé à l'aide de divers procédés de fabrication, tels que le dépôt chimique en phase vapeur ou la conversion du graphite. Chaque technique produit une céramique de précision à porosité nulle, d'une durabilité et d'une puissance exceptionnelles, capable de résister à la pression, aux vitesses de glissement extrêmes et aux températures extrêmes, tout en résistant à l'érosion et à l'abrasion. En outre, les propriétés de résistance à la corrosion et à l'usure du carbure de silicium lié par réaction lui permettent d'être utilisé dans des environnements tels que les pales de moteurs à réaction ou les plaques pare-balles, où la durabilité et la résistance aux chocs sont souhaitées.
Résistance à la chaleur
La stabilité thermique du carbure de silicium est due à de fortes liaisons covalentes dans son architecture moléculaire. Cette résistance aux chocs thermiques permet d'éviter les défaillances catastrophiques qui surviennent souvent dans les environnements industriels.
Les tuiles en carbure de silicium sont largement utilisées dans les industries chimiques et pétrochimiques en raison de leur capacité à résister aux températures élevées et aux hydrocarbures corrosifs, ce qui leur permet de protéger les systèmes contre la dégradation thermique et de prolonger les intervalles de maintenance par rapport aux matériaux à base d'alumine.
L'Oak Ridge National Laboratory et la Sierra Space Corporation de Louisville (Colorado) ont récemment collaboré à la mise au point d'un système de protection thermique (TPS) à base de tuiles pour leur vaisseau spatial commercial Dream Chaser, destiné à transporter en toute sécurité des missions avec équipage et des cargaisons en orbite terrestre basse. Ce système est léger mais suffisamment robuste pour résister aux pressions répétées de la rentrée atmosphérique - des éléments essentiels pour rendre possible la réutilisation d'un vaisseau spatial.
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