Carbur de Silici, SiC

editor — Thu, 02 May 2013 09:06:40 +0000

Pestanyes verticals

Dades generals

Classificació:

Nomenclatura:

SiC

Composició química:

30% C, 70% Si

Primeres matèries:

Òxid de silici i carbó de cok (Procès Acheson) i Policarbosilans

El SiC té tres formes polimòrfiques, cúbica, hexagonal i romboèdrica, amb més de 74 politipus. És un material d'elevada duresa emprat com abrasiu per tallar, molturar o pulir. Refractari amb alta resistència a l'oxidació a temperatures elevades degut a la formació d'una capa de SiO₂que protegeix al material.

Diagrames

Diagrames:

Descripció:

L'estructuta β és una estructura cúbica, el politipus de carbur de silici més simple, la estructura del diamant en que els carbonis alternadament són substituïts per silici. L'estructura α fa referència a totes les altres estructures que presenten tant simetria hexagonal com romboédrica.

Caracterització

Difracció de raigs-X:

Descripció:

Hi han alguns pics corresponents a impureses no identificades.

Microscòpia electrònica de scanning:

Microscòpia electrònica de rastreig:

Descripció:

No es detecten altres altres pics corresponents a impureses.

Microscòpia electrònica de rastreig:

Descripció:

Es pot observar l'especte facetat del SiC, no prové de fusió si no de fractura

Propietats generals

Densitat:

3,0 - 3,2 g /cm³

Porositat "Melt flow":

Variable

Observacions:

Les propietats depenen de la temperatura i el temps de transformació

Propietats mecàniques

Mòdul elàstic (GPa):

420 GPa o 410 GPa (α sintetitzat)

Coeficient de Poisson:

0,19 o 0.14 (α sintetitzat)

Resistència mecànica a compressió:

4600 MPa ( α sintetitzat)

Resistència mecànica a flexió(MPa):

415-450 MPa

Tenacitat a fractura (KIc):

2,3 - 3,5 MPa·m^1/2

Duresa:

A la temperatura de:	Mohs	Knoop Hardness (100g)
T_amb	9-10	2150-2950 (kg/mm2)

Observacions:

Les propietats depenen de la direcció d'aplicació de la força i de la porositat.

Mòdul de fractura: 450 - 520 MPa ( sintetitzat amb un 5 % de porositat )

La baixa tenacitat a la fractura el fa poc adequat per aplicacions que puguin patir impactes.

Propietats elèctriques

Rigidesa dielèctrica:

A la temperatura de:	Rigidesa dielèctrica
T_amb	325

Resistivitat especifica:

A la temperatura de:	Resistivitat especifica
T_amb	10^-2 (Ωm) (SiC pur és aïllant eléctric)

Observacions:

El carbur de silici es un semiconductor.

Propietats tèrmiques

Temperatura de fusió:

2300 - 2500 ºC "sublima"

Coeficient de dilatació tèrmica lineal:

A la temperatura de:	SiC	SiC (α sinteritzat)
T_amb	4,7x10^-6 (ºC)^-1	4.02x10^-6 (ºC)^-1

Conductivitat tèrmica:

A la temperatura de:	SiC	SiC (α sinteritzat)
T_amb	90 W/m·K	125,6 W/m·k
200ºC	-	102,6 W/m·k
400ºC	-	77.5 W/m·k

Capacitat calorífica específica:

A la temperatura de:	SiC
20 - 100ºC	0,92 (J· kg^-1 K^-1·10^-3)

Propietats òptiques

Índex de refracció:

2,65 - 2,7

Observacions:

Es pot preparar en una amplia gama de colors: incolor (α pur/hexagonal), groc (β/cúbic),verd (dopat amb N o P), marró (dopat amb B), blau (dopat amb Al) i negre (dopat amb molt Al)

Propietats tecnològiques

Resistència al desgast:

Molt elevada

Resistència al xoc tèrmic:

Excepcional resistència al xoc tèrmic

Propietats químiques

Observacions:

La següent taula mostra la corrosió en termes generals que pateix el SiC en diferents ambients:

Reactiu(%)	T (ºC)	( mg/cm^{2 .}any)
H₂SO₄ (98%)	100	1,8/55*
NaOH (50%)	100	2,5/≥1000*
KOH (45%)	100	0,2/> 1000*
HF (53%)	25	<0,2/7,9*
HNO₃(70%)	100	<0,2/0,5*
HCl (25%)	25	<0,2/0,9*

Observacion

* Estructura α sinteritzada

** Corrosió en un ambient de desgast per fricció de "pin-on-disk"

Obtenció

Observacions:

Per reaccions químiques:

I) Procés Achenson: reducció de la sílice pura amb carbó d'elevada puresa, a 2400ºC durant 36 hores (SiO2 + C --> α-SiC + CO2)

II) Reacció en fase gaseosa: SiH4 + CH4 --> α-SiC + 4 H2 (a 2400ºC)

--> β-SiC + 4 H2 (a 1500ºC)

Sinterització a 2100ºC de pols submicrométrica en presència de B. Baix cost i alta producció.

Consolidació. Infiltració a 1500ºC de una preforma de C amb SiO2. L'excés de SiO2 omple els poros. Es poden obtenir formes complexes amb tolerància ajustades.

Aplicacions

Observacions:

La seva elevada temperatura de fusió (2500ºC) permet utilitzar-lo com a refractari.

La seva elevada resistència a compressió s'utilitza per components de turbines i motors.

La seva duresa semblant a la del diamant permet utilitzar-lo per desbast.

Imatges:

Descripció:

Imatge de resistències de SiC en un forn

Imatges:

Descripció:

Imatge d'una resistència de SiC d'un forn trencada

Imatges:

Descripció:

Imatge de material de SiC per polir i desvastar

Español

CMEmaterials - Carburs

Carbur de Silici, SiC

Pestanyes verticals