Le carbure de silicium, également connu sous le nom de carborundum, est un composé de silicium-carbone. Ce composé chimique est un constituant de la moissanite minérale. La forme naturelle du carbure de silicium porte le nom du Dr Ferdinand Henri Moissan, un pharmacien français. La moissanite se trouve généralement en quantités infimes dans les météorites, la kimberlite et le corindon. C'est ainsi que la plupart des carbures de silicium commerciaux sont fabriqués. Bien que le carbure de silicium naturel soit difficile à trouver sur Terre, il est abondant dans l'espace.
Variations du carbure de silicium
Les produits en carbure de silicium sont fabriqués sous quatre formes pour une utilisation dans des applications d'ingénierie commerciale. Ceux-ci inclus
Carbure de silicium fritté (SSiC)
Carbure de silicium lié par réaction (RBSiC ou SiSiC)
Carbure de silicium lié au nitrure (NSiC)
Carbure de silicium recristallisé (RSiC)
D'autres variantes du liant incluent le carbure de silicium lié au SIALON. Il existe également le carbure de silicium CVD (CVD-SiC), qui est une forme extrêmement pure du composé produit par dépôt chimique en phase vapeur.
Pour fritter le carbure de silicium, il est nécessaire d'ajouter des auxiliaires de frittage qui aident à former une phase liquide à la température de frittage, permettant aux grains de carbure de silicium de se lier.
Principales propriétés du carbure de silicium
Haute conductivité thermique et faible coefficient de dilatation thermique. Cette combinaison de propriétés offre une résistance exceptionnelle aux chocs thermiques, ce qui rend la céramique au carbure de silicium utile dans un large éventail d'industries. C'est aussi un semi-conducteur et ses propriétés électriques le rendent adapté à une large gamme d'applications. Il est également connu pour son extrême dureté et sa résistance à la corrosion.
Applications du carbure de silicium
Le carbure de silicium peut être utilisé dans un large éventail d'industries.
Sa dureté physique le rend adapté aux processus d'usinage abrasifs tels que le meulage, le rodage, le sablage et la découpe au jet d'eau.
La capacité du carbure de silicium à résister à des températures extrêmement élevées sans se fissurer ni se déformer est utilisée dans la fabrication de disques de frein en céramique pour les voitures de sport. Il est également utilisé comme matériau d'armure dans les gilets pare-balles et comme matériau de bague d'étanchéité pour les joints d'arbre de pompe, où il fonctionne souvent à grande vitesse en contact avec un joint en carbure de silicium. La conductivité thermique élevée du carbure de silicium, qui est capable de dissiper la chaleur de frottement générée par une interface de frottement, est un avantage significatif dans ces applications.
En raison de la dureté de surface élevée du matériau, il est utilisé dans de nombreuses applications d'ingénierie où des niveaux élevés de résistance au glissement, à l'érosion et à l'usure corrosive sont requis. En règle générale, cela s'applique aux composants utilisés dans les pompes ou les vannes dans les applications pétrolières, où les composants métalliques conventionnels présenteraient des taux d'usure excessifs entraînant une défaillance rapide.
Les propriétés électriques exceptionnelles du composé en tant que semi-conducteur le rendent idéal pour la fabrication de diodes électroluminescentes ultra-rapides et haute tension, de MOSFET et de thyristors pour la commutation haute puissance.
Son faible coefficient de dilatation thermique, sa dureté, sa rigidité et sa conductivité thermique le rendent idéal pour les miroirs de télescopes astronomiques. La pyrométrie à filament mince est une technique optique qui utilise des filaments de carbure de silicium pour mesurer la température des gaz.
Il est également utilisé dans les éléments chauffants qui doivent résister à des températures extrêmement élevées. Il est également utilisé pour fournir un support structurel dans les réacteurs nucléaires à haute température refroidis au gaz.
