Nei campi delle apparecchiature di fascia alta-di alta precisione-come il rilevamento a infrarossi, le apparecchiature per semiconduttori e i sistemi di energia nucleare, i componenti strutturali principali sono soggetti a condizioni operative estreme e complesse a lungo-termine che coinvolgono carichi meccanici, gradienti di temperatura, trasmissione di segnali ottici, campi elettromagnetici e radiazioni accoppiate. Queste condizioni impongono requisiti rigorosi ed esigenti sulle proprietà meccaniche, termiche, ottiche ed elettriche combinate dei materiali. I metalli tradizionali, il silicio mono{5}}cristallino e i materiali ceramici convenzionali, limitati dalle loro carenze prestazionali intrinseche, non sono più in grado di soddisfare le esigenze applicative delle apparecchiature-di fascia alta. Al contrario, le ceramiche di carburo di silicio (RB-SiC) legate per reazione-, con le loro eccellenti caratteristiche complete, sono diventate la scelta ideale per materiali integrati struttura-funzione in tali scenari.
Il carburo di silicio legato di reazione-(RB-SiC) viene prodotto miscelando la polvere di carburo di silicio con una fonte di carbonio (come nerofumo, grafite o resina termoindurente) in un determinato rapporto, formando una preforma porosa attraverso metodi di stampaggio come pressatura a stampo, pressatura isostatica o colata a scorrimento. Successivamente, in un vuoto o in un'atmosfera inerte, la preforma viene riscaldata a 1400 gradi –1600 gradi, provocando la fusione della polvere di silicio o della lega di silicio in silicio liquido. Il silicio liquido si infiltra nei pori della preforma tramite forze capillari e reagisce con il carbonio nella preforma per formare -SiC. Questo -SiC appena formato si lega alle -particelle SiC originariamente presenti nella preforma, creando una struttura a scheletro continua di carburo di silicio mentre riempie i pori, ottenendo infine la completa densificazione del componente.
Grazie a questo percorso di lavorazione unico, RB-SiC mostra un restringimento del volume estremamente basso durante la sinterizzazione, consentendo una fabbricazione quasi-net-della forma e una produzione efficiente di componenti strutturali su larga-scala, con pareti-sottili e di forma-complessa. Nel frattempo, l'infiltrazione completa di silicio liquido conferisce al materiale una densità estremamente elevata, offrendo un valore ingegneristico insostituibile per la preparazione di componenti principali di fascia alta-come specchi ottici di classe metro-e complesse parti di precisione di semiconduttori.
Tuttavia, nonostante l'eccellente percorso di lavorazione, la presenza di silicio libero residuo, grani di SiC grossolani o fasi di silicio e l'introduzione di elementi impuri nella microstruttura dei componenti RB-SiC possono influenzare in modo significativo le proprietà meccaniche, la conduttività termica e la qualità della finitura ottica. Pertanto, controllare con precisione la microstruttura per superare i colli di bottiglia nelle prestazioni dei materiali e ottenere miglioramenti completi nelle proprietà meccaniche, termiche, ottiche ed elettriche dei componenti RB-SiC è la chiave per adattarli per applicazioni su apparecchiature di fascia alta-in condizioni estreme come temperature elevate, corrosione e radiazioni intense.