Carburo de silicio sinterizado: un supermaterial capaz de casi todo

¿Se le ocurre un material que sea casi tan duro como el diamante, flote en el agua, soporte el calor abrasador, se ría de los productos químicos que intentan devorarlo y mantenga su resistencia a pesar de todo? Pues sí, carburo de silicio sinterizado ¡es esa sustancia increíble!

Este material tiene unas propiedades tan asombrosas que puede soportar entornos y condiciones que destruirían prácticamente cualquier otra cosa con la que se pudiera fabricar.

Veamos qué hace tan especial al carburo de silicio sinterizado.

¿Qué es el carburo de silicio sinterizado?

Carburo de silicio sinterizado, también conocido como SiC sinterizado o SSiC, se fabrica mezclando polvo de SiC muy fino con algunos ingredientes especiales que ayudan a que se adhiera, poniéndolo en un molde y cocinándolo a muy alta temperatura. Esto funde el polvo en un sólido, pero no lo funde completamente. La ausencia de pegamento o de fases adicionales es lo que confiere al SiC sinterizado sus salvajes características.

Esta cerámica tiene dureza que sólo es superado por el diamante. Tiene baja densidad - alrededor de 40% la del acero y cercana a la del aluminio. SiC sinterizado resiste corrosión y oxidación increíblemente bien gracias a los fuertes enlaces del carburo de silicio. También se aferra a su fuerza y rigidez incluso a temperaturas muy altas, cuando la mayoría de los materiales se convierten en papilla.

¿Por qué es tan especial el SiC sinterizado?

Veamos algunas de las alucinantes propiedades del SiC sinterizado y qué hace que este material sea tan útil:

Es muy difícil

Con un Dureza Knoop de 2800 GPa, El carburo de silicio sinterizado resiste los arañazos y cualquier tipo de abrasión mejor que cualquier otro material, excepto el diamante. Esto significa que aguanta mucho más que otros materiales en usos en los que se desliza y es golpeado por partículas.

Diamante es lo único más duro. La ridícula dureza del SiC se debe a los fuertes enlaces entre los átomos de silicio y carbono. Estos enlaces se mantienen firmes y no quieren soltarse.

Ligero pero resistente

A pesar de tener una fuerza fuera de serie, El SiC sinterizado tiene una densidad de sólo 3,15 g/cc. Eso es casi aluminio, ¡así que este material es bonito y ligero!

Esto significa que las piezas fabricadas con SiC sinterizado en lugar de metales pueden ser mucho más ligeras. Los equipos giratorios pueden girar más rápido con menos peso. Además, el SiC flota en el aluminio líquido. Así que es ideal para piezas de bombas que tienen que trabajar con metal fundido.

Resiste la corrosión y la oxidación como un campeón

Los metales necesitan una capa protectora de óxido para resistir la corrosión. Pero SiC sinterizado no tiene aglutinantes ni fases extras que puedan ser atacadas. Simplemente se ríe de la corrosión en prácticamente cualquier entorno que le eches.

El SiC mantiene su resistencia incluso en aire oxidante hasta 1650°C. Su resistencia a la corrosión y a la oxidación se debe a los enlaces extremadamente fuertes entre el silicio y el carbono. Simplemente no quieren romperse y oxidarse a menos que se superen temperaturas muy altas.

Se mantiene fuerte incluso con un calor infernal

En enlaces covalentes en el SiC hacen que se mantenga rígido y resistente incluso a temperaturas salvajes. El SiC sinterizado mantiene toda su resistencia hasta alrededor de 1750°C - ¡al rojo vivo! A diferencia de los metales, no se debilita ni se cae.

En alto módulo de SiC también significa que no se deformará lentamente ni se arrastrará bajo cargas pesadas. Por tanto, puede confiar en él para soportar grandes tensiones a altas temperaturas. Perfecto para piezas de hornos y usos aeroespaciales.

Soporta los choques térmicos

Con un conductividad térmica de 125 W/mK, El SiC transfiere rápidamente la energía térmica y puede soportar rápidas oscilaciones de temperatura. Esto hace que el SiC sinterizado gran resistencia al choque térmico en comparación con otras cerámicas.

Los cambios bruscos de temperatura pueden hacer que los materiales frágiles se agrieten por una expansión desigual. Pero el SiC no se agrieta porque conduce muy bien el calor. Puede adaptarse a los cambios de temperatura sin problemas.

Propiedades del SiC sinterizado a temperatura ambiente

Estas son algunas de las estadísticas clave del SiC sinterizado a temperatura ambiente (20 °C):

Densidad- 3,15 g/cc (¡ligero!)
Dureza- 2800 GPa (¡duro de cojones!)
Módulo de ruptura- 380 MPa
Resistencia a la tracción- 250 MPa
Resistencia a la compresión- 3900 MPa
Módulo elástico- 410 GPa
Expansión térmica- 4 x 10^-6 pulg./in °C (baja expansión)
Conductividad térmica- 125 W/mK (conduce bien el calor)
Relación de Poisson- 0.16

Usos de este maravilloso material

Con su increíble mezcla de propiedades, el carburo de silicio sinterizado es la elección perfecta para trabajos en los que el desgaste, la corrosión y el calor extremo causan problemas:

Caras de las juntasen bombas manejan lodos abrasivos a alta velocidad y presión. Las juntas de SiC soportan el castigo.
Piezas de hornos de alta temperaturacomo tubos, soportes y cubiertas de termopares. El SiC es resistente incluso en los hornos más calientes.
Revestimientos resistentes al desgastepara conductos y tolvas que transportan minerales o polvos abrasivos. El SiC no se desgasta.
Piezas de turbinas de gasque tienen que soportar la oxidación, la corrosión y temperaturas demenciales.
Boquillas para quemadoresy hornos. El SiC resiste la corrosión y el calor.
Armadura de cerámicahecho de SiC es más ligero que el blindaje metálico, pero sigue deteniendo las balas.
Componentes impresos en 3Dcon formas personalizadas son posibles en SiC.

El carburo de silicio sinterizado es como un supermaterial que se ríe de las condiciones más duras. Reúne propiedades asombrosas como una dureza similar a la del diamante y una baja densidad que le hacen durar en situaciones en las que otros materiales fallan rápidamente. Esto convierte al carburo de silicio sinterizado en una cerámica muy valiosa para aplicaciones exigentes.