No século XXI, com avanços na ciência e tecnologia, o desenvolvimento da produtividade moderna concentrou-se em áreas como tecnologia da informação, energia, materiais e bioengenharia. Os materiais de carbeto de silício (SiC), devido às suas propriedades químicas estáveis, alta condutividade térmica, baixo coeficiente de expansão térmica, baixa densidade, excelente resistência ao desgaste, alta dureza, resistência mecânica e resistência à corrosão química, emergiram rapidamente no campo dos materiais.

Cerâmicas de SiC originaram-se na década de 1960. Antes disso, o SiC era principalmente usado como material abrasivo e refratário. No entanto, com o surgimento de cerâmicas avançadas, as cerâmicas tradicionais de SiC já não eram satisfatórias. Nos últimos anos, cerâmicas compostas baseadas em SiC foram desenvolvidas, melhorando o desempenho de materiais de fase única. As cerâmicas de SiC agora são amplamente aplicadas em rolamentos de esferas cerâmicas, válvulas, materiais semicondutores, instrumentos de medição e na indústria aeroespacial.

A estabilidade química do SiC está intimamente relacionada com as suas propriedades de oxidação. Embora o SiC seja propenso à oxidação, forma-se um filme fino de sílica (SiO₂) durante a oxidação, o que gradualmente impede uma maior oxidação.

Comportamento de oxidação: Em ar, SiC começa a oxidar a 800°C, embora lentamente. À medida que a temperatura aumenta, a taxa de oxidação acelera rapidamente. Em oxigênio, a taxa de oxidação é 1,6 vezes mais rápida do que em ar, embora diminua ao longo do tempo.

• Aparência Física: O SiC puro é um cristal incolor e transparente. O SiC industrial apresenta várias cores, incluindo incolor, amarelo claro, verde claro, verde escuro, azul claro, azul escuro e preto, com a transparência diminuindo à medida que a cor escurece. O SiC é classificado em SiC verde (incolor a verde escuro) e SiC preto (azul claro a preto).

O SiC verde é mais quebradiço e ideal para fazer abrasivos auto-afiadores.

O SiC preto é mais resistente e utilizado de forma diferente do SiC verde.

A preparação de pós de SiC ultrafinos, essenciais em aplicações de alta tecnologia, pode ser dividida em três categorias principais:

Métodos de fase sólida:

Método de redução carbotérmica.

Método de reação Si-C direta, incluindo síntese autossustentável em alta temperatura e ligas mecânicas.

Métodos de fase líquida:

Método sol-gel.

Método de pirólise de polímeros.

método solvotérmico.

Métodos em fase gasosa:

Deposição química a vapor (CVD).

Método assistido por plasma.

c. Deposição a vapor induzida por laser.

Devido às fortes ligações covalentes e ao baixo coeficiente de difusão do SiC, a densificação não pode ser alcançada usando métodos convencionais de sinterização. Auxiliares de sinterização ou pressão externa devem ser empregados para reduzir a energia de superfície ou aumentar a densificação.

Cerâmicas de SiC reativas ligadas.

O α-SiC e o carbono são moldados com um aglutinante e secos. O pré-formado é colocado em materiais contendo Si, aquecido acima de 1400°C, permitindo que o Si fundido ou vaporizado infiltre os poros e reaja com o carbono para formar SiC, densificando o material.

Cerâmicas de SiC prensadas a quente:

Aplicar pressão durante a sinterização acelera a difusão atômica e aumenta a eficiência da sinterização. No entanto, isso pode levar ao crescimento de grãos perpendicular à direção da pressão. A prensagem isostática a quente (HIP) pode mitigar esse problema.

Cerâmicas de SiC sinterizadas sem pressão:

Este método é promissor para a produção de componentes de SiC de formas complexas e de grande tamanho. Inclui sinterização em fase sólida e em fase líquida, dependendo do mecanismo de sinterização.

Bolas de precisão são cruciais em instrumentos de medição de redondeza, giroscópios, rolamentos e dispositivos de medição precisa. As bolas de cerâmica SiC, com sua leveza, alta dureza, resistência ao desgaste, resistência a altas temperaturas e baixa expansão térmica, têm sido amplamente adotadas em rolamentos de precisão e componentes.

A alta dureza do SiC (escala de Mohs: 9,2-9,6) torna-o adequado para abrasivos como rodas de esmeril, lixa e compostos de polimento, principalmente usados nas indústrias de processamento mecânico. O SiC ocupa o lugar logo abaixo do diamante e do carbeto de boro como um abrasivo comumente utilizado.

A fragilidade inerente dos cerâmicos limita sua aplicação na aeroespacial e em outros campos de alta tecnologia. O reforço de SiC com fibras melhora a resistência e o módulo. Os compósitos à base de SiC, com sua alta tenacidade, resistência e excelente resistência à oxidação, são amplamente utilizados em aplicações estruturais de alta temperatura na indústria aeroespacial.