La porcelaine au carbure de silicium frittée par réaction présente une bonne résistance à la compression à température ambiante, une résistance à l'oxydation par l'air et à la chaleur, une bonne résistance à l'usure et à la chaleur, un faible coefficient de dilatation linéaire, un coefficient de transfert thermique élevé, une dureté élevée, une résistance à la corrosion et à la dégradation, ainsi que des propriétés ignifuges. Largement utilisée dans les secteurs de l'automobile, de l'automatisation mécanique, de la protection de l'environnement, de l'aérospatiale, de l'électronique grand public, de l'énergie et autres, elle est devenue une céramique structurale économique et indispensable dans de nombreux domaines industriels.
Le frittage sans pression est une méthode de calcination du SiC prometteuse. Pour différentes machines de coulée continue, ce frittage peut être divisé en calcination en phase solide et en calcination en phase liquide haute performance. En ajoutant des quantités appropriées de bore et de carbone (teneur en oxygène inférieure à 2 %) à une poudre de SiC bêta très fine, S. Proehazka a fritté un corps calciné en SiC d'une densité relative supérieure à 98 % en 2020, avec Al₂O₃ et Y₂O₃ comme additifs. Après calcination de 0,5 µm de SiC entre 1850 et 1950 °C (surface des particules légèrement recouverte de SiO₂), la porcelaine de SiC présente une densité supérieure à 95 % de la densité théorique de base, une taille de grain fine et une taille moyenne élevée de 1,5 µm.
Le frittage réactif du carbure de silicium désigne l'ensemble du processus consistant à imprégner une billette à structure poreuse avec du silicium liquide ou un silicium liquide haute performance, à améliorer sa qualité, à réduire les porosités et à calciner le produit fini pour obtenir une résistance et une précision dimensionnelle données. De la poudre de carbure de silicium et du graphite de haute pureté sont mélangés dans des proportions précises et chauffés à environ 1650 °C pour former des germes. Simultanément, le carbure de silicium pénètre dans l'acier à travers le silicium liquide, réagit avec le carbure de silicium pour former du carbure de silicium et fusionne avec les particules de carbure de silicium déjà présentes. Après l'infiltration du silicium, on obtient un corps fritté réactif présentant une densité relative et une granulométrie optimales. Comparé à d'autres méthodes de frittage, le frittage réactif haute densité présente une variation dimensionnelle relativement faible, permettant d'obtenir des pièces aux dimensions exactes. Cependant, la présence d'une quantité importante de carbure de silicium sur le corps calciné dégrade les caractéristiques à haute température de la céramique de carbure de silicium frittée réactive. Les céramiques SiC calcinées sans pression, les céramiques SiC calcinées isostatiquement à chaud et les céramiques SiC frittées par réaction présentent des caractéristiques différentes.
Fabricants de carbure de silicium par frittage réactif : par exemple, pour la porcelaine SiC calcinée, la densité relative et la résistance à la flexion sont supérieures pour les procédés de frittage à chaud et de calcination isostatique à chaud, tandis que pour le SiC fritté réactif, elles sont relativement inférieures. Par ailleurs, les propriétés physiques de la porcelaine SiC varient selon le modificateur de calcination. Les porcelaines SiC frittées sans pression, à chaud et par réaction présentent une bonne résistance aux milieux alcalins et acides, mais celles frittées par réaction sont peu résistantes à la corrosion par HF et autres acides très forts. Lorsque la température ambiante est inférieure à 900 °C, la résistance à la flexion de la plupart des porcelaines SiC est nettement supérieure à celle des porcelaines frittées à haute température. En revanche, la résistance à la flexion des porcelaines SiC frittées par réaction chute brutalement au-delà de 1400 °C. (Ceci est dû à la chute soudaine de la résistance à la flexion d'une certaine quantité de silicium lamellaire au-delà d'une certaine température dans le corps calciné.) Les performances à haute température des céramiques SiC frittées sans calcination sous pression et sous pression statique constante à chaud dépendent principalement du type d'additifs.
Date de publication : 7 novembre 2023