Carburo de Silicio

 

Quemadores Carburo de Silicio

Introducción

El carburo de silicio ha sido el material que más se ha empleado para los usos de cerámicas estructurales. Las características tales como expansión térmica relativamente baja, el alto radio fuerza-peso, alta conductividad  térmica, dureza, resistencia a la abrasión y a la corrosión, y lo más importante, el mantenimiento de la resistencia elástica a temperaturas de hasta 1650 ºC, han conducido a una amplia gama de usos.

Tecnología de fabricación

Los carburos de silicio para el uso estructural se pueden clasificar como: sinterizado enlazado por reacción, fase líquida, y de estado sólido sinterizado. El SiC4 enlazado por reacción es un compuesto de una matriz continua de SiC que tiene silicio de 5 a del 20%, y metal que llena el volumen restante. Para formar este material, una preforma del polvo que contenía el carbón agregado como polvo o como el producto de la descomposición de una resina de la fuente del carbón, se infiltra con silicio alrededor 1500 ºC con contacto directo o usando el vapor del silicio.fabricacion carburo silicioEl silicio reacciona con la preforma del carbón para formar una estructura que tiende un puente sobre el SiC. El exceso de sílice restante, llena el espacio de poro residual y da un producto completamente denso que tiene integridad estructural hasta 1370 ºC. El silicio se funde a 1410 ºC. La preforma se puede fabricar por cualquiera de los procesos de cerámica tradicionales. Por otraparte, las bajas temperaturas (1500 ºC) empleadas durante el enlazado por reacción, combinada con la flexibilidad de tamaño y pureza del polvo, proporcionan un producto de buena calidad con un coste razonable.

Características del Carburo de Silicio

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Las características del módulo elástico y de la expansión térmica son dadas por las características del cristal de SiC en sí mismo, y la conductividad térmica o la difusividad térmica de los carburos de silicio tiende a ser substancialmente más alta que las de la otra cerámica estructural. La combinación de un módulo elástico alto y moderado coeficiente de la expansión térmica convierte al SiC en susceptible al daño por choque térmico. La resistencia al choque térmico es perceptiblemente más baja que la del nitruro de silicio, pero más alta que la cerámica estructural del zirconia. El comportamiento ante el choque térmico es también muy dependiente de la aplicación. Por ejemplo, los cambios de temperatura muy rápidos pueden conducir a una preferencia del Si3N4 sobre SiC, mientras que para índices moderados del cambio de temperatura la alta conductividad térmica de SiC puede conducir a un funcionamiento mejor.

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La resistencia a la fractura de SiC tiende a ser más baja que la de la otra cerámica estructural lo cual conduce a una cierta preocupación por el uso de SiC en ciertos motores de combustión, tales como rotores de turbina que puedan ser susceptibles al impacto de objetos extraños. Los resultados de la abrasión demuestran buena resistencia a la abrasión angular de la partícula o de la mezcla. SiC enlazado por reacción tiende a ser el más susceptible al desgaste erosivo debido a desgaste preferencial de los granos libres conectados a la superficie del silicio. SiC enlazado por reacción también aparece mucho menos resistente a los ácidos, a los álcalis, y a los productos de alta temperatura de la combustión que el material sinterizado monofásico. En contacto con el sulfato de sodio, o escorias ácidas o básicas del carbón de la gasificación del carbón, SiC  tiende a corroerse levemente. El carburo sinterizado de silicio también se ha demostrado que también se corroe a temperaturas elevadas en atmósferas que contenían hidrógeno.

Aplicaciones del Carburo de Silicio

Se utilizan más para funcionamiento con desgaste a baja temperatura que para el comportamiento de alta temperatura. Los usos del SiC son tales como inyectores de chorro de arena, sellos automotores de la bomba de agua, cojinetes, componentes de la bomba, y dados de extrusión que utilizan la alta dureza, resistencia de la abrasión, y resistencia a la corrosión del carburo de silicio.material carburo silicioLos usos estructurales a elevada temperatura se extienden desde las gargantas del inyector del cohete hasta los rodillos del horno y la combinación  de la alta conductividad térmica, de la dureza y de la estabilidad a alta temperatura hace que se fabriquen los componentes de los tubos de intercambiadores de calor de carburo de silicio.
 
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