Carbure de silicium à liant nitrure

Le carbure de silicium à liant nitrure présente une résistance supérieure à haute température et une excellente résistance à l'oxydation, ce qui en fait un matériau idéal pour les applications d'enfournement.

Le carbure de silicium lié au nitrure de la présente invention est particulièrement résistant à l'usure abrasive dans les masses de sol. Il a été déterminé que la résistance à l'usure dépendait de la distribution de la taille des grains dans la masse travaillée ; les meilleures performances sont obtenues dans les sols légers.

Haute résistance

La résistance supérieure du carbure de silicium lié au nitrure en fait un matériau réfractaire idéal pour les hauts fourneaux de la sidérurgie, car il résiste à des conditions difficiles telles que le frittage sous pression. Ce matériau est produit en faisant réagir de la poudre de carbure de silicium avec des céramiques de nitrure ou d'oxyde dans un processus de frittage sous pression ; le produit final est un matériau dense avec une résistance à la traction et à la compression très élevée tout en ayant très peu de pores.

Les briques de cette composition peuvent résister aux chocs thermiques, ce qui les rend aptes à être utilisées dans la partie inférieure de la cheminée des hauts-fourneaux de fabrication du fer, dans les zones du ventre, du bosh et de la tuyère. En outre, leurs propriétés comprennent une excellente résistance au laitier, une résistance à l'usure à haute température et une résistance à l'érosion alcaline.

Les céramiques de Silcarb fournissent une excellente résistance à l'oxydation et à la ténacité pour les applications qui l'exigent - telles que les tubes de protection des thermocouples utilisés dans des environnements difficiles pour protéger les capteurs de température contre les dommages. Silcarb propose des céramiques de carbure de silicium liées à des nitrures, spécialement conçues à cet effet et produites par Silcarb pour les tubes de protection des thermocouples.

Les briques de carbure de silicium liées au nitrure possèdent également une résistance impressionnante à l'impact et à l'usure abrasive dans les sols légers, comme l'a démontré une étude qui a conclu qu'elles avaient des propriétés anti-usure supérieures à celles de l'acier et de la soudure de rembourrage Fe-Cr-Nb utilisée sur l'acier 38GSA. Malheureusement, leur résistance à l'usure diminue considérablement dans des conditions de sol plus lourd, car les particules abrasives ont tendance à se loger dans leurs pores plus facilement que prévu.

Résistance à haute température

Le carbure de silicium lié au nitrure a la capacité unique de résister à des températures extrêmes grâce à la réaction de nitruration qui forme des liaisons hautement covalentes entre la poudre de silicium et les particules de nitrure, maintenant la résistance même dans des circonstances difficiles telles que l'oxydation à des températures extrêmement élevées.

Le carbure de silicium lié au nitrure possède une résistance spécifique élevée qui lui permet de s'adapter à toute une série d'applications. En outre, ce matériau présente des propriétés tribologiques et une résistance à l'usure exceptionnelles ; les chocs d'impact sont bien gérés grâce à une ténacité élevée à la rupture ; la protection contre la corrosion est excellente et la résistance aux chocs thermiques en fait une excellente option pour les utilisations industrielles.

À 25 C et 1300 C, du carbure de silicium unidirectionnel renforcé par des fibres et lié à du nitrure a été testé à l'aide d'une nouvelle technique d'essai qui minimise le moment de flexion tout en garantissant que la rupture se produit toujours à l'intérieur de la section de jauge de l'éprouvette. Les résultats ont démontré un comportement de contrainte-déformation semblable à celui d'un métal aux deux températures, avec une résistance ultime à la traction atteignant 543 MPa à 1300 C.

Les caractéristiques d'usure du carbure de silicium lié au nitrure dépendent du type de masse du sol, en particulier de la distribution de la taille des particules. Les sols légers présentent une résistance à l'usure supérieure, tandis que les sols lourds enregistrent la plus faible valeur de résistance à l'usure.

Résistance aux températures élevées

Le carbure de silicium lié au nitrure présente une stabilité thermique supérieure à des températures élevées, car il résiste à la fissuration à des niveaux de température plus élevés. Cela en fait un excellent choix de matériau réfractaire lorsqu'il est exposé à des changements rapides des conditions de fonctionnement - parfait pour les applications qui impliquent des transitions rapides.

Le carbure de silicium lié par réaction (RBSC) est créé par frittage sous pression d'un mélange de SiC et de poudres céramiques d'oxyde contenant de l'aluminium. La matrice dense de SiC qui en résulte présente une excellente résistance à l'usure, aux chocs et aux produits chimiques, tout en étant facilement façonnée dans des formes complexes grâce au procédé Blasch.

Les réfractaires à liant nitrure sont des matériaux très stables dotés d'une résistance mécanique exceptionnelle, d'une résistance aux chocs thermiques, d'une inertie chimique et d'une inertie chimique - des qualités qui leur ont valu d'être utilisés dans toute une série d'applications industrielles telles que les parois latérales des cuves de fusion de l'aluminium et les cheminées inférieures des cloches de hauts fourneaux, ainsi que dans les équipements de four tels que les brûleurs, les moufles, les planches de poussée et les piliers en raison de leur résistance supérieure à la température et de leur intégrité mécanique.

Le fritté à liant nitrure est connu pour sa résistance supérieure à l'abrasion. Des études ont démontré que sa résistance à l'usure était bien supérieure à celle des aciers et des soudures de rembourrage dans tous les types de sols testés, faisant plus que doubler la résistance de l'acier dans les sols légers et tripler sa résistance dans les sols lourds.

Résistance aux chocs thermiques

Le carbure de silicium lié au nitrure offre une excellente résistance aux chocs thermiques, supportant des changements de température rapides sans se fissurer, ce qui en fait le matériau idéal pour les applications soumises à des cycles thermiques. Le carbure de silicium lié au nitrure présente également une résistance exceptionnelle à l'oxydation à haute température grâce à sa surface dense qui résiste à l'oxydation par des gaz tels que les oxydes métalliques ou les solutions alcalines, ainsi qu'à la corrosion par cryolithe, ce qui le rend adapté aux applications d'incinération des déchets, aux cellules de réduction de l'aluminium ou aux fours à cuve en cuivre.

La technologie du nitrure de silicium fritté par réaction (RSiC) permet sa création. La poudre de silicium est mélangée à des grains de carbure de silicium avant d'être exposée à de l'azote gazeux pour la nitruration dans une atmosphère riche en particules de silicium solide, produisant du nitrure de silicium qui lie les particules de carbure de silicium entre elles pour former un matériau dense, produisant une structure poreuse avec une densité plus faible que le carbure de silicium fritté en phase liquide (LPSSIC).

Le NBSiC peut être facilement façonné en formes complexes à l'aide du procédé Blasch et possède des propriétés réfractaires et chimiques intéressantes. Sa résistance à l'usure, même dans des conditions de sol abrasif difficiles, s'est avérée impressionnante : elle s'use beaucoup moins intensément que les aciers spéciaux destinés au travail du sol, dans certains tests, quatre fois plus vite (par rapport à des tampons de soudure avec des soudures Fe-Cr-Nb dans des conditions de sol moyennes et jusqu'à 6,5 fois dans des conditions de sol lourdes).