Grazie alle sue buone proprietà fisiche, il carburo di silicio sinterizzato per reazione è stato ampiamente utilizzato come materia prima chimica di riferimento. Il suo campo di applicazione comprende tre aspetti: la produzione di abrasivi; la produzione di componenti per il riscaldamento a resistenza (barre di silicio-molibdeno, tubi di silicio-carbone, ecc.); la produzione di prodotti refrattari. Come materiale refrattario speciale, viene utilizzato nella fusione di ferro e acciaio come altoforno, cubilotto e altri processi di stampaggio, per la protezione da corrosione e danni alla struttura di prodotti ignifughi; nelle fonderie di metalli rari (zinco, alluminio, rame) per la carica del forno fusorio, il tubo di trasporto del metallo fuso, il dispositivo di filtraggio, il crogiolo, ecc.; e nella tecnologia spaziale come ugello di coda del motore di stampaggio, pala di turbina a gas naturale ad alta temperatura continua; nell'industria dei silicati, come una varietà di capannoni per forni industriali, carica per forni a resistenza a scatola, saggar; nell'industria chimica, viene utilizzato come generatore di gas, carburatore per petrolio greggio, forno di desolforazione dei gas di combustione e così via.
L'utilizzo di prodotti di produzione in α-SiC puro, a causa della sua relativamente elevata resistenza, rende molto difficile la sua macinazione in polvere ultrafine su scala nanometrica. Le particelle, che sono piastre o fibre, vengono macinate in modo compatto e, anche riscaldando fino alla temperatura di decomposizione, non producono una piegatura molto evidente, non possono essere sinterizzate, il livello di densificazione dei prodotti è basso e la resistenza all'ossidazione è scarsa. Pertanto, nella produzione industriale, una piccola quantità di particolato sferico in polvere ultrafine di β-SiC viene aggiunta all'α-SiC e vengono selezionati additivi per ottenere prodotti ad alta densità. Come additivi per l'incollaggio dei prodotti, a seconda della tipologia, si possono distinguere ossidi metallici, composti azotati, grafite ad alta purezza (come argilla), ossido di alluminio, zircone, corindone di zirconio, polvere di calce, vetro laminato, nitruro di silicio, ossinitruro di silicio, grafite ad alta purezza e così via. La soluzione acquosa dell'adesivo di formatura può essere composta da uno o più elementi tra cui idrossimetilcellulosa, emulsione acrilica, lignocellulosa, amido di tapioca, soluzione colloidale di ossido di alluminio, soluzione colloidale di biossido di silicio, ecc. A seconda del tipo di additivi e della differenza nella quantità aggiunta, la temperatura di cottura del compatto non è la stessa e l'intervallo di temperatura è compreso tra 1400 e 2300 °C. Ad esempio, α-SiC70% con una distribuzione granulometrica superiore a 44 μm, β-SiC20% con una distribuzione granulometrica inferiore a 10 μm, argilla 10%, più il 4,5% di soluzione lignocellulosica 8%, miscelati uniformemente, formati con una pressione di esercizio di 50 MPa, cotti in aria a 1400 ℃ per 4 ore. La densità apparente del prodotto è di 2,53 g/cm³, la porosità apparente è del 12,3% e la resistenza alla trazione è di 30-33 MPa. Le proprietà di sinterizzazione di diversi tipi di prodotti con diversi additivi sono elencate nella Tabella 2.
In generale, i refrattari in carburo di silicio ottenuti per sinterizzazione reattiva presentano proprietà di elevata qualità sotto tutti gli aspetti, come elevata resistenza alla compressione, elevata resistenza agli shock termici, buona resistenza all'usura, elevata conduttività termica e resistenza alla corrosione da solventi in un ampio intervallo di temperature. Tuttavia, va anche considerato che il loro svantaggio risiede nella scarsa azione antiossidante, che causa espansione di volume e deformazione in ambienti ad alta temperatura, riducendone la durata utile. Per garantire la resistenza all'ossidazione dei refrattari in carburo di silicio ottenuti per sinterizzazione reattiva, è stato svolto un ampio lavoro di selezione sullo strato legante. L'applicazione di argilla (contenente ossidi metallici) alla fusione, sebbene non abbia fornito un effetto tampone, ha portato le particelle di carburo di silicio a essere soggette a ossidazione e corrosione atmosferica.
Data di pubblicazione: 21 giugno 2023