Cerámica de carburo de silicio (SiC)Se han convertido en el material clave en el campo de la cerámica estructural de alta temperatura gracias a su bajo coeficiente de expansión térmica, alta conductividad térmica, alta dureza y excelente estabilidad térmica y química. Se utilizan ampliamente en sectores clave como la industria aeroespacial, la energía nuclear, la industria militar y los semiconductores.
Sin embargo, los enlaces covalentes extremadamente fuertes y el bajo coeficiente de difusión del SiC dificultan su densificación. Por ello, la industria ha desarrollado diversas tecnologías de sinterización, y las cerámicas de SiC preparadas mediante diferentes tecnologías presentan diferencias significativas en microestructura, propiedades y escenarios de aplicación. A continuación, se presenta un análisis de las características principales de cinco cerámicas de carburo de silicio convencionales.
1. Cerámica de SiC sinterizada sin presión (S-SiC)
Ventajas principales: Apto para múltiples procesos de moldeo, de bajo coste y sin limitaciones de forma ni tamaño, es el método de sinterización más sencillo para la producción en masa. Al añadir boro y carbono a β-SiC con trazas de oxígeno y sinterizarlo en atmósfera inerte a unos 2000 °C, se obtiene un cuerpo sinterizado con una densidad teórica del 98 %. Existen dos procesos: fase sólida y fase líquida. El primero presenta mayor densidad y pureza, además de alta conductividad térmica y resistencia a altas temperaturas.
Aplicaciones típicas: Producción en masa de anillos de sellado y cojinetes deslizantes resistentes al desgaste y a la corrosión. Gracias a su alta dureza, baja gravedad específica y buen rendimiento balístico, se utiliza ampliamente como blindaje antibalas para vehículos y barcos, así como para proteger cajas fuertes civiles y vehículos de transporte de fondos. Su resistencia a múltiples impactos es superior a la de la cerámica de SiC convencional, y el punto de fractura del blindaje protector ligero cilíndrico puede superar las 65 toneladas.
2. Cerámica de SiC sinterizada por reacción (RB SiC)
Ventajas principales: Excelente rendimiento mecánico, alta resistencia, resistencia a la corrosión y a la oxidación; baja temperatura y bajo coste de sinterización, lo que permite obtener un tamaño cercano al neto. El proceso consiste en mezclar una fuente de carbono con polvo de SiC para producir una palanquilla. A altas temperaturas, el silicio fundido se infiltra en la palanquilla y reacciona con el carbono para formar β-SiC, que se combina con el α-SiC original y rellena los poros. El cambio de tamaño durante la sinterización es mínimo, lo que lo hace adecuado para la producción industrial de productos con formas complejas.
Aplicaciones típicas: Equipos de hornos de alta temperatura, tubos radiantes, intercambiadores de calor, boquillas de desulfuración; Debido a su bajo coeficiente de expansión térmica, alto módulo elástico y características de formación cercana a la red, se ha convertido en un material ideal para reflectores espaciales; También puede reemplazar al vidrio de cuarzo como accesorio de soporte para tubos electrónicos y equipos de fabricación de chips semiconductores.
3. Cerámica de SiC sinterizada prensada en caliente (HP SiC)
Ventaja principal: Sinterización síncrona a alta temperatura y presión. El polvo se encuentra en estado termoplástico, lo que favorece la transferencia de masa. Permite producir productos con grano fino, alta densidad y buenas propiedades mecánicas a bajas temperaturas y en menos tiempo, alcanzando una densidad completa y un estado de sinterización casi puro.
Aplicación típica: Originalmente utilizado como chalecos antibalas para los miembros de la tripulación de helicópteros estadounidenses durante la guerra de Vietnam, el mercado de blindaje fue reemplazado por carburo de boro prensado en caliente; en la actualidad, se utiliza principalmente en escenarios de alto valor agregado, como campos con requisitos extremadamente altos de control de composición, pureza y densificación, así como campos de la industria nuclear y resistente al desgaste.
4. Cerámica de SiC recristalizada (R-SiC)
Ventaja principal: No requiere la adición de coadyuvantes de sinterización; es un método común para preparar dispositivos de SiC de gran tamaño y ultraalta pureza. El proceso consiste en mezclar polvos de SiC grueso y fino proporcionalmente, formarlos y sinterizarlos en una atmósfera inerte a 2200-2450 °C. Las partículas finas se evaporan y condensan al contacto entre las partículas gruesas para formar cerámica, con una dureza solo superada por la del diamante. El SiC conserva una alta resistencia a altas temperaturas, a la corrosión, a la oxidación y al choque térmico.
Aplicaciones típicas: Muebles de hornos de alta temperatura, intercambiadores de calor, boquillas de combustión; En los campos aeroespacial y militar, se utiliza para fabricar componentes estructurales de naves espaciales como motores, aletas de cola y fuselaje, lo que puede mejorar el rendimiento del equipo y la vida útil.
5. Cerámica de SiC infiltrada con silicio (SiSiC)
Ventajas principales: Ideal para la producción industrial, con un tiempo de sinterización corto, baja temperatura, totalmente denso y sin deformaciones, compuesto por una matriz de SiC y una fase de Si infiltrada, dividido en dos procesos: infiltración líquida e infiltración gaseosa. Este último tiene un mayor costo, pero mejor densidad y uniformidad del silicio libre.
Aplicaciones típicas: baja porosidad, buena hermeticidad y baja resistencia propicias para eliminar la electricidad estática, adecuadas para producir piezas grandes, complejas o huecas, ampliamente utilizadas en equipos de procesamiento de semiconductores; Debido a su alto módulo elástico, peso ligero, alta resistencia y excelente hermeticidad, es el material de alto rendimiento preferido en el campo aeroespacial, que puede soportar cargas en entornos espaciales y garantizar la precisión y seguridad del equipo.
Hora de publicación: 02-sep-2025