En los campos de equipos de ultra-alta precisión-como la detección de infrarrojos, los equipos de semiconductores y los sistemas de energía nuclear, los componentes estructurales centrales están sujetos a largo-condiciones operativas extremas y complejas a largo plazo que involucran cargas mecánicas, gradientes de temperatura, transmisión de señales ópticas, campos electromagnéticos y radiación acoplada. Estas condiciones imponen requisitos estrictos y exigentes sobre las propiedades mecánicas, térmicas, ópticas y eléctricas combinadas de los materiales. Los metales tradicionales, el silicio monocristalino- y los materiales cerámicos convencionales, limitados por sus inherentes deficiencias de rendimiento, ya no pueden satisfacer las demandas de las aplicaciones de los equipos-de alta gama. Por el contrario, las cerámicas de carburo de silicio unido por reacción-(RB-SiC), con sus excelentes características integrales, se han convertido en una opción ideal para materiales con estructura-función integrada en tales escenarios.
El carburo de silicio unido por reacción-(RB-SiC) se produce mezclando polvo de carburo de silicio con una fuente de carbono (como negro de humo, grafito o resina termoestable) en una determinada proporción, formando una preforma porosa mediante métodos de moldeo como prensado con matriz, prensado isostático o fundición deslizante. Posteriormente, en vacío o en una atmósfera inerte, la preforma se calienta a 1400 grados –1600 grados, lo que hace que el polvo de silicio o la aleación de silicio se fundan en silicio líquido. El silicio líquido se infiltra en los poros de la preforma a través de fuerzas capilares y reacciona con el carbono de la preforma para formar -SiC. Este -SiC recién formado se une con las -partículas de SiC originalmente presentes en la preforma, creando una estructura esquelética continua de carburo de silicio mientras llena los poros, logrando en última instancia la densificación total del componente.
Debido a esta ruta de procesamiento única, el RB-SiC muestra una contracción de volumen extremadamente baja durante la sinterización, lo que permite la fabricación de una forma casi-neta-y una producción eficiente de componentes estructurales a gran-escala,-de paredes delgadas y de formas complejas-. Mientras tanto, la infiltración exhaustiva de silicio líquido confiere al material una densidad extremadamente alta, lo que ofrece un valor de ingeniería irremplazable para la preparación de componentes centrales de alta-gama, como espejos ópticos de clase metro-y piezas complejas de semiconductores de precisión.
Sin embargo, a pesar de la excelente ruta de procesamiento, la presencia de silicio libre residual, granos gruesos de SiC o fases de silicio y la introducción de elementos de impureza en la microestructura de los componentes de RB-SiC pueden afectar significativamente las propiedades mecánicas, la conductividad térmica y la calidad del acabado óptico. Por lo tanto, controlar con precisión la microestructura para superar los obstáculos en el rendimiento del material y lograr mejoras integrales en las propiedades mecánicas, térmicas, ópticas y eléctricas de los componentes de RB-SiC es la clave para adaptarlos a aplicaciones de equipos de alta-gama en condiciones extremas, como altas temperaturas, corrosión y radiación intensa.