Les briques en carbure de silicium liées au nitrure de silicium-utilisent du carbure de silicium (SiC supérieur ou égal à 70 %) comme agrégat et forment une phase de liaison Si₃N₄ via une réaction de nitruration. Leurs principaux avantages en matière de résistance à la corrosion-résolvent trois problèmes majeurs dans les applications-haut de gamme :
Forte résistance à l'oxydation à haute -température : les briques ordinaires en carbure de silicium s'oxydent facilement au-dessus de 1 200 degrés pour former du SiO₂, ce qui rend la structure de la brique poreuse et lâche ;
En revanche, Si₃N₄ s'oxyde à haute température pour former une couche protectrice dense de SiO₂-Al₂O₃ qui bloque la pénétration de l'oxygène ; à 1 400 degrés, le taux d'oxydation n'est qu'un -dixième de celui des briques ordinaires en carbure de silicium ;
Résistance à l'usure supérieure : La dureté du Si₃N₄ (dureté Mohs de 9,5) se rapproche de celle du diamant.
Travaillant en synergie avec le SiC, la résistance à l'usure à température ambiante du matériau est le double de celle des briques ordinaires en carbure de silicium, ce qui le rend adapté aux environnements à forte érosion des matériaux ;
Excellente résistance aux chocs thermiques : le coefficient de dilatation thermique n'est que de 4 × 10⁻⁶/degré (à 1 000 degrés) - 70 % de celui des briques ordinaires en carbure de silicium.
Lors des tests de trempe à l'eau-à partir de 1 100 degrés, ils peuvent résister à plus de 40 cycles sans se fissurer, ce qui les rend idéaux pour les équipements-haut de gamme soumis à des opérations de démarrage-arrêt fréquentes.
"Classification de catégorie" des briques en nitrure de silicium-en carbure de silicium lié : la teneur en Si₃N₄ détermine la durée de vie
La teneur en Si₃N₄ est le facteur clé régissant les performances de la brique. L'industrie classe ces briques en trois catégories en fonction de leur teneur en Si₃N₄ pour répondre à différentes applications-haut de gamme :
Haute-azotenitrure de silicium-briques liées au carbure de siliciumprésentent une teneur en Si₃N₄ supérieure ou égale à 20 %, une teneur en SiC supérieure ou égale à 70 % et une résistance à la compression à température ambiante-supérieure ou égale à 300 MPa.
Avec une température de service maximale de 1 500 degrés, ils conviennent principalement aux environnements « oxydation intense + haute température », tels que les gazéificateurs chimiques de charbon et les chambres de combustion des incinérateurs de déchets.
Les briques à azote moyen-ont une teneur en Si₃N₄ comprise entre 12 % et 20 %, une teneur en SiC supérieure ou égale à 75 %, une résistance à la compression à température ambiante-supérieure ou égale à 250 MPa et une température de service maximale de 1 450 degrés.
Convient aux applications impliquant « une usure élevée et une oxydation modérée », telles que les canaux de rinçage des scories métallurgiques-et les zones entourant les bouchons de purge des poches ; la variante à faible -azote contient 6 % à 12 % de Si₃N₄ et supérieur ou égal à 80 % de SiC, avec une résistance à l'écrasement à froid supérieure ou égale à 200 MPa.
Avec une température de fonctionnement maximale de 1 400 degrés, il est principalement utilisé dans des applications haut de gamme caractérisées par "une faible oxydation et une faible usure", telles que les tubes d'échangeurs de chaleur pour les chaudières à chaleur résiduelle et les revêtements des cuves de réaction chimique.