1. Appliqué aux matériaux de pierres précieuses
Dans l'industrie des pierres précieuses, le carbure de silicium est également connu sous le nom de « moissanite ». Les matériaux couramment disponibles sur le marché sont de la moissanite de synthèse, tandis que la moissanite naturelle est extrêmement rare, si rare qu'elle n'est apparue que dans les cratères d'impact de météorites il y a 50 000 ans.
2. Applications industrielles traditionnelles
Dans le domaine industriel traditionnel, le carbure de silicium est principalement utilisé comme matériau réfractaire, outil abrasif et matériau métallurgique, qui seront analysés séparément dans le texte suivant.
(1) Produits résistants aux hautes températures :
Grâce à leurs propriétés de résistance à la corrosion, aux hautes températures, à la mécanique, à la conductivité thermique et aux chocs, les matériaux en carbure de silicium trouvent des applications dans la fabrication de revêtements pour fours de fusion, de composants pour fours haute température, de plaques, de supports et de poches de coulée. Ils sont également utilisés comme matériaux de chauffage indirect haute température dans l'industrie de la fusion des métaux non ferreux, notamment pour les fours de distillation verticale, les plaques à arc des fours à poudre de zinc et les tubes de protection des thermocouples. Le carbure de silicium sert à la production de céramiques de pointe, résistantes à l'usure, à la corrosion et aux hautes températures. Il entre aussi dans la composition de tuyères de fusées, d'aubes de turbines à gaz, etc. Enfin, il constitue un matériau idéal pour les chauffe-eau solaires installés sur les autoroutes et les pistes d'aéroport. C'est pourquoi on l'appelle couramment « sable réfractaire », une appellation qui illustre parfaitement ses propriétés réfractaires.
(2) Produits résistants à l'usure et à la corrosion :
Le carbure de silicium, principalement en raison de sa dureté élevée (9,2 à 9,8 sur l'échelle de Mohs, juste après le diamant, le plus dur au monde – niveau 10), est communément appelé « acier doré ». Il possède également une bonne stabilité chimique et une certaine ténacité, et sert à la fabrication de meules, de papiers abrasifs, de bandes abrasives, de pierres à huile, de blocs de meulage, de têtes de meulage, de pâtes à polir, ainsi qu'au meulage et au polissage du silicium monocristallin, du silicium polycristallin et des cristaux piézoélectriques dans l'industrie électronique et optique.
(3) Matières premières métallurgiques :
Le carbure de silicium peut être utilisé comme désoxydant en sidérurgie et comme modificateur de structure pour la fonte. Il sert également de matière première pour la fabrication du tétrachlorure de silicium et constitue la principale matière première de l'industrie des résines de silicone. Le désoxydant au carbure de silicium est un nouveau type de désoxydant composite haute performance qui remplace les poudres de silicium et de carbone traditionnelles. Comparé au procédé initial, il présente des propriétés physico-chimiques plus stables, une meilleure efficacité de désoxydation, un temps de désoxydation réduit, des économies d'énergie, une productivité accrue de l'acier, une meilleure qualité d'acier, une consommation de matières premières réduite, une pollution environnementale moindre, de meilleures conditions de travail et une rentabilité globale optimisée des fours électriques. Autant d'avantages qui représentent une valeur ajoutée considérable.
3. Matériau réflecteur optique en carbure de silicium
Les matériaux céramiques fabriqués en exploitant les propriétés physiques spécifiques des céramiques, telles que l'absorption acoustique, l'éclairage, l'électricité, le magnétisme et la thermoréactivité, sont appelés céramiques fonctionnelles. Il existe différents types de céramiques fonctionnelles aux applications variées, et le carbure de silicium (SiC) est principalement utilisé comme matériau réfléchissant pour les miroirs. Les céramiques SiC présentent une rigidité spécifique élevée, une bonne stabilité thermique et chimique, un faible coefficient de déformation thermique et une résistance aux rayonnements ionisants. Grâce à des procédés de fabrication spécifiques, il est possible d'obtenir des miroirs légers.
4. En tant que matériau semi-conducteur
Les semi-conducteurs de troisième génération constituent un matériau de base et un composant électronique essentiel à l'innovation, au développement, à la transformation et à la modernisation des armements de défense nationale, des communications mobiles 5G, de l'Internet de l'énergie, des véhicules à énergies nouvelles, du transport ferroviaire et d'autres secteurs. De par leur rôle crucial dans la sécurité nationale, la fabrication intelligente, la modernisation industrielle, les économies d'énergie, la réduction des émissions et d'autres impératifs stratégiques majeurs, ils deviennent un atout technologique majeur dans la compétition mondiale.
Le carbure de silicium (SiC), matériau semi-conducteur typique de troisième génération, est actuellement l'un des semi-conducteurs à large bande interdite les plus matures et les plus utilisés dans les technologies de production de cristaux et la fabrication de dispositifs. Il a donné naissance à une chaîne industrielle mondiale englobant les matériaux, les dispositifs et leurs applications. C'est un semi-conducteur idéal pour les applications haute température, haute fréquence, résistantes aux radiations et de forte puissance. Grâce à la réduction significative de la consommation énergétique des appareils électroniques, les dispositifs de puissance en carbure de silicium sont également connus comme des « dispositifs à énergie verte », moteurs de la « révolution des énergies nouvelles ».
5. Agent de renforcement et de durcissement
Outre les applications mentionnées ci-dessus, les whiskers ou fibres de carbure de silicium ont été largement utilisés comme d'excellents agents de renforcement et de durcissement dans les matériaux composites à base de métal ou de céramique dans des domaines tels que la mécanique, le génie chimique, la défense nationale, l'énergie et la protection de l'environnement.
Date de publication : 22 mars 2025