Conductivité thermique du carbure de silicium

Le carbure de silicium (SiC) est un composé chimique extrêmement dur, composé de silicium et de carbone, qui forme des dispositifs semi-conducteurs et peut être transformé en matériaux céramiques durs pour des applications nécessitant une grande durabilité, telles que les freins de voiture et les gilets pare-balles.

Le SiC est largement reconnu pour sa conductivité thermique supérieure. Nous explorons ici la relation entre la conductivité thermique, la composition des phases et la microstructure du 3C-SiC.

Conductivité thermique

La céramique de carbure de silicium est l'une des céramiques les plus dures, les plus solides et les plus résistantes à la chaleur du marché. En outre, ses propriétés de résistance à la corrosion et de conductivité thermique la rendent appropriée pour les outils de coupe, les meules et les abrasifs, les composants résistants à l'usure tels que les surfaces d'étanchéité pour les pompes à haute température et les substrats pour semi-conducteurs.

Le SiC de haute pureté a une conductivité thermique extrêmement élevée - comparable à celle du diamant et supérieure à celle du cuivre ! La faible dilatation thermique et la conductivité élevée en font un excellent matériau réfractaire.

Les GNP ont été intégrés avec succès dans du carbure de silicium dense par frittage par plasma étincelant en phase liquide en utilisant Y2O3 et Al2O3 comme adjuvants de frittage, et leur incorporation a entraîné une forte anisotropie thermique avec une diffusivité thermique dans le plan ab augmentant de 30% perpendiculairement à l'axe de pressage du SPS tout en diminuant de manière significative perpendiculairement. Cela peut s'expliquer par le fort dopage p de ces composites.

Dilatation thermique

Le carbure de silicium (SiC) est l'un des matériaux céramiques avancés les plus légers, les plus durs et les plus résistants qui soient. Il possède de nombreuses propriétés avancées telles que la résistance chimique, le maintien de la résistance à des températures élevées et de faibles taux de dilatation thermique.

En raison de sa capacité à résister aux changements rapides de température ou aux chocs thermiques, le titane est un matériau idéal pour les composants utilisés dans les centrales nucléaires et les moteurs d'avion. En outre, ses propriétés lui permettent d'être utilisé comme matériau pour les miroirs de plusieurs télescopes astronomiques tels que le télescope spatial Herschel.

Le 3C-SiC présente une faible dilatation thermique en raison de sa structure cristalline cubique et de l'absence de contraintes à longue portée telles que les dislocations. Il convient toutefois de noter que la conductivité thermique du SiC augmente avec la concentration d'électrons, ce qui peut modifier ses propriétés d'expansion et son comportement.

Les mesures BO-TDTR montrent une valeur k dans le plan qui correspond à la valeur intrinsèque de 320 W m-1K-1 estimée à partir de calculs de premier principe pour des échantillons parfaits de 6H-SiC, validant ainsi les échantillons disponibles dans le commerce comme étant de haute qualité.

Module de Young

Le module d'Young mesure la rigidité des matériaux, c'est-à-dire leur résistance à la déformation. Les ingénieurs et les spécialistes des matériaux trouvent ce module inestimable lorsqu'ils conçoivent des structures ou des produits, car il leur permet de calculer la force qu'un matériau peut supporter avant d'être plié ou cassé par l'application d'une force sur lui.

Le module d'Young mesure les propriétés élastiques et les qualités inélastiques ou rigides. Vous pouvez mesurer sa valeur en exerçant une tension contrôlée sur le matériau à l'aide de masses fendues qui créent une tension et une déformation contrôlées des échantillons de matériau.

Les résultats des tests du module d'Young varient en fonction de la méthode utilisée pour fabriquer les échantillons, ceux fabriqués par condensation sous gaz inerte présentant des modules d'Young nettement inférieurs à ceux produits par d'autres procédés. En outre, les alliages binaires Ti-Nb s'affichent avec un C' décroissant (module d'Young calculé à l'aide de l'approximation de Hill), ce qui diminue leur module d'Young en même temps qu'une réduction de la constante élastique.

Résistance à la corrosion

Le carbure de silicium (SiC) est un composé semi-conducteur inorganique composé de carbone et de silicium qui présente d'excellentes propriétés mécaniques et thermiques. Le carbure de silicium est très résistant aux chocs thermiques, ce qui signifie que les fluctuations rapides de température n'endommagent pas sa structure matérielle.

L'acier est également résistant à la corrosion par les acides, ce qui le rend idéal pour les applications nécessitant une résistance à la corrosion ainsi qu'une dureté et une rigidité élevées. En outre, son faible taux de dilatation thermique en fait un matériau adapté aux changements de température rapides.

Le SiC est un matériau idéal pour les applications d'usinage des métaux qui impliquent des niveaux élevés d'usure physique, telles que le placage avec du carbure de nickel et de silicium ou le revêtement de siliciure de tungstène. En outre, le SiC peut également être utilisé pour les supports de plateaux de plaquettes et les palettes dans les fours à semi-conducteurs où l'usure physique est une préoccupation majeure ; l'association de ce matériau avec des composites céramiques à base de carbure de bore offre un rapport résistance/durabilité maximal pour ces utilisations.