En tant que l’un des matériaux abrasifs couramment utilisés, le carbure de silicium (Carborundum) présente de nombreux avantages en thermodynamique, en chimie et en physique. Il convient au rodage, aux abrasifs, aux peintures et aux réfractaires. Les propriétés du carbure de silicium sont démontrées sous les aspects suivants :
Les propriétés du carbure de silicium dans les produits chimiques :
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Le carbure de silicium a une forte résistance à l’oxydation.
Lorsqu’il est chauffé à 1000 °C dans l’air, le carbure de silicium ne s’oxyde qu’en surface, formant un film de dioxyde de silicium. Le film peut protéger le matériau de carbure de silicium de l’oxydation.
Lorsqu’elle est chauffée à 1300 °C, la cristobalite a commencé à précipiter dans la couche de film de dioxyde de silicium. Le changement de forme cristalline a provoqué la fissuration de la couche de film et le taux d’oxydation a légèrement augmenté.
Lorsqu’elle est chauffée à 1500-1600 °C, la couche de film de dioxyde de silicium s’épaissira et la capacité de protection contre l’oxydation augmentera. Ainsi, le carbure de silicium pourrait être très stable à haute température. Lorsqu’il est chauffé à plus de 1627 °C, la résistance à l’oxydation du carbure de silicium diminue rapidement.
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Le carbure de silicium a une forte stabilité chimique.
La stabilité chimique du carbure de silicium est également due à sa capacité à résister à l’oxydation.
Les effets de diverses substances corrosives sur le carbure de silicium sont les suivants :
| Substance composée réactive | Température ( °C) | Réaction et érosion du carbure de silicium |
| MgO | 740 | Pas de réaction |
| 1000 | Début de la réaction | |
| 1555 | La réaction de décomposition du carbure de silicium se produit évidemment | |
| CaO | 1000 | Début de la réaction |
| 1690-1740 | Produire du carbure de calcium et du silicate de calcium | |
| Al2O3 | 1700 | Pas de réaction |
| TiO2 | 1720 | Réaction en présence de carbone |
| Cr2O3 | 1600 | La réaction se produit et du silicate de chrome se forme |
| Fe2O3 & FeO | 1300 | Début de la réaction |
| 1500 | Réaction évidente | |
| 1500-1600 | Fe2O3 réagit avec SiC pour former du silicate de fer en présence de carbone | |
| CuO | 800 | Début de la réaction |
| 1500 | Réaction pour produire du silicate de cuivre | |
| Na2O3 | Dans une atmosphère oxydante, le carbure de silicium est complètement oxydé | |
| KOH | Le carbure de calcium se décompose et fond | |
| Carbonate alcalin | Attaque et décompose le carbure de silicium | |
| Na2CO3 | 900 | Attaque et décompose le carbure de silicium |
| K2CO3 | 1100 (pendant 15 min) | Le carbure de silicium est complètement dissous |
| CaS | 525 | Pas de réaction |
| FeS | 1200 (pendant 15 min) | Le carbure de silicium est corrodé |
| Silicate de sodium | 1300 | Dans une atmosphère fortement oxydante, le carbure de silicium se décompose |
| Silicate de calcium | 1700 (pendant 15 min) | Pas de réaction |
| 2FeO. SiO2 | 1400 (pendant 15 min) | Réaction |
Les propriétés du carbure de silicium en physique :
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La dureté du carbure de silicium
La dureté du carbure de silicium se situe entre l’alumine fondue et le diamant. La dureté Mohs du carbure de silicium noir est de 9,2 à 9,3, la dureté Mohs du carbure de silicium vert est de 9,4 à 9,5. La dureté Vickers du carborundum est de 3100-3400kg/mm2. La dureté du carbure de silicium diminuera avec l’augmentation de la température. A une température élevée de 1200 °C, la dureté du carbure de silicium peut atteindre le double de celle de l’alumine fondue.
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La ténacité du carbure de silicium
La ténacité de l’abrasif en carbure de silicium fait référence à la difficulté de se casser sous l’action d’une force externe. En prenant le grain F46 comme exemple, la ténacité du carborundum testée par la méthode de pression statique est d’environ 68 à 78 %.
Par rapport à l’alumine fondue, la résistance mécanique du carbure de silicium est plus élevée. F120 par exemple, la résistance à la compression du carbure de silicium est de 186KN/cm2 et la résistance à la compression de l’abrasif au corindon est de 100KN/cm2.
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La couleur du carbure de silicium
Le carbure de silicium est divisé en carbure de silicium noir et carbure de silicium vert. Sa couleur est causée par le contenu et le type d’impuretés dans le cristal. Le carbure de silicium noir est bleu-noir clair, la pureté du SiC noir de première qualité est de 98%. Le carbure de silicium vert est vert et la pureté du SiC vert de première qualité est de 99%.
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Conductivité thermique et coefficient de dilatation linéaire du carbure de silicium
Le coefficient de dilatation thermique du carbure de silicium à différentes températures (x10-6/ °C) :
| 100-500 °C | 100-900 °C | 15-1000 °C | 25-1700 °C | 20-1000 °C | 20-1525 °C | 20-1000 °C | 20-1470 °C |
| 4.1 | 4,47 | 4.35 | 4.3 | 5.2 | 4.9 | 4.3 | 4.5 |
On peut voir qu’à une température de 25-1400 °C, le coefficient de dilatation thermique moyen du carbure de silicium est de 4,4×10-6/°C, tandis que le coefficient de dilatation thermique de l’alumine fondue est de 7-8×10-6/°C.
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La conductivité électrique du carbure de silicium
En raison de l’introduction d’impuretés, le carbure de silicium a des propriétés semi-conductrices. La conductivité du carbure de silicium augmente rapidement avec l’augmentation de l’intensité du champ électrique, et il a une caractéristique non linéaire. De plus, la conductivité du carbure de silicium change également avec la température.