Las curvas de la rotura de SiC

Las curvas de la rotura de SiC por stress se muestran en el cuadro 3. Todos los compuestos son resistentes a ruptura por servicio a elevadas temperaturas. Además, SiC demuestra una resistencia excepcional a la oxidación incluso en 1200 ºC como resultado de la formación de una capa superficial de la silicona protectora de la pureza elevada.

Comportamiento de la ruptura por stress

Fig. 3. Comportamiento de la ruptura por stress en aire en 1200 ºC para la cerámica estructural de SiC: Por presión en caliente, enlazado por reacción, alfa sinterizado y beta sinterizado.

Las características del módulo elástico y de la expansión térmica son dadas por las características del cristal de SiC en sí mismo, y la conductividad térmica o la difusividad térmica de los carburos del silicio tiende a ser substancialmente más alta que las de la otra cerámica estructural. La difusividad térmica en función de la temperatura se muestra en el cuadro 4. Estos valores tienden a ser sensibles a la forma de carburo del silicio, pero todos los valores caen perceptiblemente conforme la temperatura aumenta. La combinación de un módulo elástico alto y moderado coeficiente de la expansión térmica convierte al SiC en susceptible al daño por choque térmico. La resistencia al choque térmico es perceptiblemente más baja que la del nitruro de silicio, pero más alta que la cerámica estructural del zirconia. El comportamiento ante el choque térmico es también muy dependiente de la aplicación. Por ejemplo, los cambios de temperatura muy rápidos pueden conducir a una preferencia del Si3N4 sobre SiC, mientras que para índices moderados del cambio de temperatura la alta conductividad térmica de SiC puede conducir a un funcionamiento mejor.

Difusividad térmica de la cerámica estructural

Fig. 4. Difusividad térmica de la cerámica estructural silicio-basada: (a) SiC enlazado por reacción; (b) SiC por presión en caliente y sinterizado; (c) Si3N4 por presión en caliente (MgO del 1%, el 8% Y2O3); (d) RS-Si3N4 (la densidad es 2.1-2.9 g/mL).

La resistencia a la fractura de SiC tiende a ser más baja que la de la otra cerámica estructural lo cual conduce a una cierta preocupación por el uso de SiC en ciertos motores de combustión, tales como rotores de turbina que puedan ser susceptibles al impacto de objetos extraños. El oxido de itrio SiC sinterizado en fase liquida es comparable a otra cerámica estructural en resistencia a la fractura. Las características de la abrasión y de la corrosión no se han medido tan extensivamente como otras características mecánicas. El desgaste y el coeficiente de medidas de la fricción han sido sobre todo específicos del uso, pero precisan la importancia de la preparación superficial y de la caracterización. Los resultados publicados de la abrasión demuestran buena resistencia a la abrasión angular de la partícula o de la mezcla. SiC enlazado por reacción tiende a ser el más susceptible al desgaste erosivo debido a desgaste preferencial de los granos libres conectados a la superficie del silicio. SiC enlazado por reacción también aparece mucho menos resistente a los ácidos, a los álcalis, y a los productos de alta temperatura de la combustión que el material sinterizado monofásico. En contacto con el sulfato de sodio, o escorias ácidas o básicas del carbón de la gasificación del carbón, SiC tiende a corroerse levemente en una reacción de picaduras. En reacciones básicas de la escoria del carbón a las temperaturas a partir de 1000 a 1300 ºC, la reacción implica la disolución de la capa protectora de la oxidación del silice seguida por la reacción con el Fe o el Ni para formar los silicatos de bajo punto de fusión. El carburo sinterizado del silicio también se ha demostrado que también se corroe a temperaturas elevadas en atmósferas que contenían hidrogeno.

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