En los últimos años, los semiconductores compuestos de carburo de silicio han recibido gran atención en la industria. Sin embargo, como material de alto rendimiento, los dispositivos electrónicos (diodos, dispositivos de potencia) representan solo una pequeña parte de sus aplicaciones. El carburo de silicio también se puede utilizar como abrasivo, material de corte, material estructural, material óptico, portador de catalizadores, etc. Hoy presentaremos principalmente la cerámica de carburo de silicio, que ofrece propiedades químicas estables, resistencia a altas temperaturas, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, alta conductividad térmica, bajo coeficiente de expansión térmica, baja densidad y alta resistencia mecánica. Se utiliza ampliamente en maquinaria química, energía y protección ambiental, semiconductores, metalurgia, defensa nacional e industrias militares, entre otros campos.

1. Estructura y propiedades del carburo de silicio

El carburo de silicio (SiC) contiene silicio y carbono y es un compuesto polimórfico típico. Se compone principalmente de dos formas cristalinas: α-SiC (estable a altas temperaturas) y β-SiC (estable a bajas temperaturas). Existen más de 200 polimorfos, entre los que destacan el 3C-SiC del β-SiC y el 2H-SiC, el 4H-SiC, el 6H-SiC y el 15R-SiC del α-SiC.

A temperaturas inferiores a 1600 °C, el SiC existe como β-SiC, que se puede producir a partir de una simple mezcla de silicio y carbono a alrededor de 1450 °C. Por encima de 1600 °C, el β-SiC se transforma lentamente en varios politipos de α-SiC. El 4H-SiC se forma fácilmente a temperaturas cercanas a los 2000 °C; tanto los politipos 6H como 15R requieren temperaturas superiores a 2100 °C para formarse fácilmente. El 6H-SiC permanece muy estable incluso a temperaturas superiores a 2200 °C, lo que lo hace ampliamente utilizado en aplicaciones industriales. El carburo de silicio puro es un cristal incoloro y transparente. El carburo de silicio industrial viene en colores de transparencia decreciente, incluyendo incoloro, amarillo pálido, verde claro, verde oscuro, azul claro, azul oscuro e incluso negro. La industria abrasiva clasifica el carburo de silicio por color: carburo de silicio negro y carburo de silicio verde. El carburo de silicio, de incoloro a verde oscuro, se clasifica como carburo de silicio verde, mientras que el carburo de silicio, de azul claro a negro, se clasifica como carburo de silicio negro. Tanto el carburo de silicio negro como el carburo de silicio verde son cristales hexagonales de α-SiC. Generalmente, la cerámica de carburo de silicio utiliza polvo de carburo de silicio verde como materia prima.

2. Proceso de preparación de cerámica de carburo de silicio

La cerámica de carburo de silicio se fabrica triturando, moliendo y clasificando materias primas de carburo de silicio para obtener partículas de SiC con una distribución uniforme del tamaño de partícula. Posteriormente, las partículas de SiC se mezclan con un aditivo de sinterización y un aglutinante temporal, se prensan hasta formar un compacto verde y, finalmente, se sinterizan a alta temperatura. Sin embargo, debido a la alta covalencia de los enlaces Si-C (~88 %) y a su bajo coeficiente de difusión, uno de los principales desafíos en el proceso de preparación es la dificultad para lograr la densificación durante la sinterización. Los métodos para preparar cerámica de carburo de silicio de alta densidad incluyen la sinterización por reacción, la sinterización sin presión, el prensado en caliente, la sinterización por recristalización, el prensado isostático en caliente y la sinterización por plasma de chispa. Sin embargo, la cerámica de carburo de silicio presenta una baja tenacidad a la fractura, lo que resulta en una mayor fragilidad. Por lo tanto, en los últimos años, han surgido cerámicas compuestas basadas en carburo de silicio, como el refuerzo de fibra (o bigotes), el refuerzo de dispersión de partículas heterogéneas y los materiales con gradiente funcional, para mejorar la tenacidad y la resistencia del material único.

3. Perspectivas de aplicación y desarrollo de la cerámica de carburo de silicio 

Como material cerámico estructural de alta temperatura con un rendimiento excelente, la cerámica de carburo de silicio se ha utilizado cada vez más en hornos de alta temperatura, metalurgia del acero, petroquímicos, electrónica mecánica, aeroespacial, protección energética y ambiental, energía nuclear, automóviles y otros campos. Creemos que usar el método más posible para hacer el gran 

En el futuro, a medida que aumenta la tasa de penetración de nuevos vehículos de energía, energía, industria, comunicaciones y otros campos, y los requisitos de componentes mecánicos o electrónicos de alta precisión, alta resistencia al desgaste y alta confiabilidad en varios campos se vuelven cada vez más estrictos, se espera que el tamaño del mercado de productos cerámicos de carburo de silicio continúe expandiéndose, entre los cuales los nuevos vehículos de energía y la energía fotovoltaica son áreas de desarrollo importantes.