Carburo de Silicio, SiC

editor — Thu, 26 Feb 2015 16:02:11 +0000

Pestañas verticales

Datos generales

Clasificación:

Nomenclatura:

SiC

Composición química:

30% C, 70% Si

Materias primas:

Óxid de silicio y carbnó de cok (Proceso Acheson) y Policarbosilanos

El SiC tiene tres polimorfismos cúbica, hexagonal y romboédrica, amb més de 74 politipos. Es un material de elevada dureza utilizado como abrasivo para cortar, molturar o pulir. Refractario con alta resistencia a la oxidación a temperaturas elevadas debido a la formación de una capa de SiO₂que protege el material.

Diagramas

Diagramas:

Descripción:

La estructuta β es una estructura cúbica, el politipo de carburo de silicio más simple, la estructura del diamant en que los C son substituidos alternativamente por silicio. La estructura α hace referencia a todas las estructuras que presentan tanto simetria hexagonal com romboédrica.

Caracterización

Difracción de Rayos X:

Descripción:

Hay algunos picos debidos a impurezas no identificadas.

Microscopia electrónica de barrido:

Descripción:

No se detectan otros picos debidos a impurezas.

Microscopia electrónica de barrido:

Descripción:

Se puede observar el aspecto facetado del SiC, esto no es debido a procesos de fusión, es debido a la fractura.

Propiedades generales

Densidad:

3,0 - 3,2 g /cm³

Porosidad "Melt flow":

Variable

Observaciones:

Las propiedades dependen de la temperatura y del tiempo de transformación.

Propiedades mecánicas

Módulo elástico:

420 GPa o 410 GPa (α sintetitzado)

Coeficiente de Poisson:

0,19 o 0.14 (α sintetitzado)

Resistencia mecánica a la compresión:

4600 MPa ( α sintetitzado)

Resistencia mecánica a la flexión:

415-450 MPa

Tenacidad a fractura (KIc):

2,3 - 3,5 MPa·m^1/2

Dureza:

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

Observaciones:

Las propiedades dependen de la dirección de aplicación de la fuerza (Anisotropía) y de la porosidad.

Módulo de fractura 450 - 520 MPa ( sintetitzado con un 5 % de porosidad )

La baja tenacidad a la fractura lo hace poco adecuado para aplicaciones donde pueda recibir impactos.

Propiedades eléctricas

Rigidez dieléctrica:

A la temperatura de:	Rigidez dieléctrica
T_amb	325

Resistividad específica:

A la temperatura de:	Resistividad especifica
T_amb	10^-2 (Ωm) (SiC puro es un aislante eléctrico)

Observaciones:

El carburo de silicio es un semiconductor.

Propiedades térmicas

Temperatura de fusión:

2300 - 2500 ºC "sublima"

Coeficiente de dilatación térmica lineal:

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

Conductividad térmica:

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

Capacidad calorífica específica:

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

Propiedades ópticas

Índex de refracció:

2,65 - 2,7

Observaciones:

Se puede preparar en una amplia gama de colores: incoloro (α pur/hexagonal), amarillo (β/cúbico),verde (dopado con N o P), marrón (dopado con B), azul (dopado con Al) y negro (dopado con grandes cantidades de Al)

Propiedades tecnológicas

Resistencia al desgaste:

Muy elevada

Observaciones:

Elevada resistencia al choque térmico.

Propiedades químicas

Observaciones:

La siguiente tabla muestra la corrosión sufrida por el SiC en diferentes ambientes:

Reactivo(%)	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*

Observaciones

* Estructura α sinterizada

** Corrosión en un ambiente de desgaste por fricción de "pin-on-disk"

Obtención

Observaciones:

Por reacciones quimicas:

I) Proceso Achenson: reducción de la sílice pura con carbón de elevada pureza, a 2400ºC durante 36 horas (SiO2 + C --> α-SiC + CO2)

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

--> β-SiC + 4 H2 (a 1500ºC)

Sinteritzación a 2100ºC de povo submicrométrico en presencia de B. Bajo coste y elevada producción.

Consolidación. Infiltración a 1500ºC de una preforma de C con SiO2. El exceso de SiO2 llena los poros. Se pueden obtener formas complejas con tolerancias ajustadas.

Aplicaciones

Observaciones:

Su elevada temperatura de fusión (2500ºC) permito utilizarlo como refractario.

Su elevada resistencia a compresión le permite ser utilizado en algunos componentes de turbinas y motores.

Su dureza cercana a la del diamante permite utilizarlo para desbastar.

Imágenes:

Descripción:

Imagen de las resistencias de SiC en un horno

Imágenes:

Descripción:

Imagen de una resistencia de SiC de un horno, rota

Imágenes:

Descripción:

Imagen de material de SiC para pulir y desbastar.

Català

CMEmaterials - Carburs

Carburo de Silicio, SiC

Pestañas verticales