Carboneto de silício ligado por reação

Os fabricantes estão à procura de motores mais eficientes em termos energéticos e querem substituir metais críticos. Estes motivos deram início ao desenvolvimento de diferentes materiais e processos cerâmicos. O carboneto de silício ligado por reação é um tipo de carboneto de silício que é produzido por uma reação química entre a grafite ou o carbono poroso e o silício fundido. O material tem alguns vestígios de silício, razão pela qual também é referido como carboneto de silício siliconizado. As suas excelentes qualidades de resistência ao desgaste e aos produtos químicos tornam-no ideal para ambientes extremos. Devido à sua elevada dureza e boa resistência à temperatura, a cerâmica de carboneto de silício é adequada para diferentes tipos de aplicações, como peças de desgaste e rolamentos axiais.
Neste guia, abordaremos diferentes aspectos dos carbonetos de silício ligados por reação, tais como as suas principais propriedades e aplicações. Além disso, abordaremos os diferentes tipos de carboneto de silício ligado por reação. Vamos começar...

Processamento de carboneto de silício ligado por reação
O carboneto de silício ligado por reação é produzido pela mistura de carboneto de silício e carbono com silício líquido. O carboneto de silício é obtido após a reação entre o silício e o carbono. Os poros remanescentes após a reação são preenchidos pelo silício. Como resultado, obtém-se um compósito SiC-Si denso.
A distribuição do tamanho das partículas e a relação entre SIC e carbono variam muito entre os diferentes fabricantes. Por conseguinte, o material é fabricado com uma vasta gama de propriedades e composições. Por exemplo, num extremo, é possível infiltrar fibra de carbono ou tecido com silício líquido. No entanto, no outro extremo, é possível fabricar silício impermeável com uma pequena quantidade de carbono.
Além disso, muitos fabricantes produziram carboneto de silício ligado por reação com formulações que contêm um plastificante orgânico, partículas de carboneto de silício e carbono. A mistura é formada por prensagem, extrusão ou moldagem por injeção. Além disso, os fabricantes têm um bom controlo da tolerância dos componentes, uma vez que o processo de reação oferece menos de 1% de alteração dimensional.

Quais são os diferentes tipos de carboneto de silício ligado por reação?
Existem dois tipos principais de carboneto de silício ligado por reação, a saber
1. Carboneto de silício monolítico ou ligado por reação sólida
Neste tipo de carboneto de silício, o silício infiltra-se na absorção integral da matriz. Como resultado, obtém-se uma composição impermeável. O silício livre também cria uma textura de superfície que reduzirá o atrito para prolongar a vida útil do componente.
O carboneto de silício ligado por reação monolítica é um bom candidato para componentes tribológicos. É utilizado em fluidos que são algo cáusticos ou ácidos, incluindo abrasivos, combustíveis, hidrocarbonetos ligeiros, etc. Oferece a mais elevada capacidade de PV quando combinado com diferentes materiais mecânicos de carbono.
2. Carbureto de silício ligado por reação com grafite (CMC)
É um material impermeável que possui uma textura de superfície única. A sua bela textura deve-se à existência de grafite e silício. Este tipo de cerâmica de carboneto de silício tem também uma excelente condutividade térmica e um menor grau de expansão térmica. Estas capacidades tornam-no adequado para aplicações susceptíveis a diferentes forças de fricção, impacto, erosão, abrasão, altas temperaturas e choque térmico.

Diferentes propriedades do carboneto de silício
O grau do material define as propriedades dos diferentes componentes do carboneto de silício. Por exemplo, o material apresenta uma excelente resistência à flexão à temperatura ambiente no caso do compósito SIC-SI totalmente denso. E mantém esta propriedade até ao ponto de fusão do silício, que é de 1410o C. O seu módulo de Young varia entre 350 e 400 GPa.
Seguem-se algumas das principais propriedades do carboneto de silício:
O carboneto de silício tem uma excelente capacidade de resistência a uma vasta gama de ácidos e álcalis.
Tem uma boa resistência ao desgaste e à oxidação.
O material tem uma boa capacidade de resistência à abrasão.
Devido à sua elevada condutividade térmica e baixo coeficiente de expansão térmica, tem uma excelente resistência ao choque térmico.
Mantém a sua resistência a temperaturas muito elevadas.
O carboneto de silício tem um bom controlo dimensional de formas complexas.

Diferentes aplicações do carboneto de silício ligado por reação
1. Peças de desgaste e chumaceiras de encosto
O sisic possui uma excelente resistência ao desgaste e à corrosão, elevada dureza e resistência a altas temperaturas. Estas capacidades tornam-no ideal para diferentes componentes de desgaste, como placas, parafusos e impulsores. Além disso, também pode ser utilizado em rolamentos axiais que serão muito úteis para suportar cargas extremamente elevadas em líquidos muito contaminados.
Devido às suas principais propriedades, os fabricantes podem produzir rolamentos compactos que podem funcionar na gama de temperaturas de -200o C a 400o C.
2. Mobiliário e componentes de suporte do forno
As propriedades de resistência à oxidação, resistência ao choque térmico e resistência a altas temperaturas permitem às empresas fabricar suportes para fornos de baixa massa. Os diferentes produtos para fornos incluem postes, bocais de queimadores, vigas de paredes finas, calços e rolos.
Estes produtos ajudam a poupar energia e oferecem a possibilidade de um rendimento mais rápido do produto, reduzindo a massa térmica dos carros de forno. No entanto, um forno à base de RBSC seria quase quatro vezes mais caro do que um forno de cordierite.
3. Componentes de precisão
Notar-se-á uma alteração de volume insignificante após a reação com o silício líquido. Esta propriedade permite-lhe um excelente controlo dimensional de formas complexas. Por exemplo, pode fabricar espelhos de laser em bruto, bancos ópticos e dispositivos de manuseamento de bolachas. Estes componentes são rígidos e leves e têm uma excelente estabilidade térmica.

O sisico é amplamente utilizado em palhetas de bombas e selos mecânicos devido à sua elevada resistência à abrasão. As propriedades do material dependem do nível de grafite livre no produto. O carboneto de silício ligado por reação é utilizado como um material de ponta de vedação que funciona perfeitamente em ambientes operacionais hostis.
O carboneto de silício ligado por reação é um material que contém cerca de 7 a 15% de silício metálico, uma pequena quantidade de carbono não reagido e carboneto de silício. Estes materiais são produzidos através de uma variedade de processos, consoante a necessidade do produto final. Por exemplo, se quiser fabricar peças de desgaste, os processos de fabrico de SiC-Si serão diferentes do processo utilizado para produzir componentes de precisão. O carboneto de silício ligado por reação é ideal para aplicações de desgaste, como estrangulamentos de controlo de fluxo, tubagens e componentes de desgaste maiores. Este é um material económico e fiável para muitas aplicações devido ao seu excelente conjunto de caraterísticas.