Carbure de tungstène vs carbure de silicium : les différences expliquées !

Le tungstène et le carbure de silicium sont deux matériaux céramiques majeurs aux propriétés et applications spécifiques. Leurs applications sont nombreuses dans divers domaines de l'ingénierie et de l'industrie. Le carbure de tungstène est un alliage métallique dur, tandis que le carbure de silicium est un composé chimique de silicium et de carbone.

Comprendre ces deux éléments céramiques importants propulsera votre carrière de technicien ou de spécialiste des matériaux. Le carbure de silicium et le carbure de tungstène présentent des similitudes et des différences en termes de propriétés et d'applications.

Révélons en détail ci-dessous le carbure de tungstène et le carbure de silicium.

Que sont le tungstène et le carbure de tungstène ?

Tungstène C'est un élément métallique blanc argenté ou grisâtre présent dans la nature. Il forme des composés chimiques avec d'autres substances. Le tungstène est symbolisé par W et son numéro atomique est 74.

Le tungstène est également appelé wolfram ou scheelite. Ce matériau trouve de nombreuses applications dans la fabrication de produits industriels tels que les éléments chauffants, les alliages d'acier et les contacts électriques.

Le carbure de tungstène (WC) est un alliage de tungstène, de cobalt, de carbone, de nickel et d'autres éléments. Il est plus dur et plus résistant à l'usure que le tungstène pur.

Le carbure de tungstène est un matériau idéal pour les outils de coupe et les pièces détachées résistantes à l'usure. Il trouve de nombreuses applications dans l'industrie de la bijouterie. On le trouve principalement sous forme de poudre fine. Il peut être remodelé en appliquant une pression et une température précises.

Tungstène carbure propriétés des matériaux

Le carbure de tungstène est un matériau industriel influent pour ses propriétés exclusives. Voici les principales propriétés du carbure de tungstène à connaître.

1. Dureté extrême :  Le carbure de tungstène présente la dureté la plus élevée parmi les autres métaux et alliages. C'est le matériau le plus dur utilisé en bijouterie. Sa dureté Mohs est comprise entre 9 et 9,5.

2. Haute résistance à la déformation : Le carbure de tungstène résiste à l'abrasion, aux rayures, à la corrosion et à l'oxydation. Il peut supporter toutes les déformations et déflexions, ce qui lui confère une résistance élevée.

3. Durabilité maximale : Le WC est un matériau durable. Il ne se plie pas et ne se casse pas sous la pression et en usage intensif.

4. Point de fusion élevé : Le matériau céramique en carbure de tungstène a un point de fusion élevé de 2 870 °C (5 198 °F) avec un point d'ébullition de 6 000 °C.

5. Conductivité électrique : La conductivité électrique du carbure de tungstène est faible. Si l'on considère que le cuivre a une conductivité de 100%, alors le carbure de tungstène n'a qu'une conductivité de 10,7% par rapport au cuivre.

6. Conductivité thermique : Le carbure de tungstène présente une conductivité thermique élevée d'environ 110 W/m·K. La capacité de conduction thermique réelle peut varier en fonction du procédé de fabrication et de la composition chimique.

7. Résistance à la fatigue : Grâce à sa grande résistance à la fatigue, un matériau peut supporter des cycles de charge répétés sans subir de dommages importants. Le carbure de tungstène est un matériau résistant à la fatigue.

8. Faible porosité : La porosité désigne les propriétés d'une porosité. Être poreux signifie avoir de nombreux petits trous. Le carbure de tungstène est un matériau céramique très peu poreux.

9. Capacité de réglage :   Les propriétés du carbure de tungstène sont ajustables. Il est possible de contrôler certaines de ses caractéristiques en modifiant le rapport des éléments qui le composent.

10. Propriétés tribologiques : Les propriétés tribologiques désignent la compatibilité et les performances d'un matériau au contact d'autres matériaux dans des conditions dynamiques. Le carbure de tungstène présente de bonnes caractéristiques tribologiques, notamment en termes de dureté, de résistance aux rayures, de résistance à la corrosion et de solidité.

Applications du carbure de tungstène

Le carbure de tungstène est utilisé dans de nombreux secteurs industriels. Les garnitures mécaniques en carbure de tungstène sont très répandues dans les équipements mécaniques lourds. Elles peuvent supporter des charges élevées et des conditions de stress.

Les joints mécaniques en carbure de tungstène sont également utilisés dans les pompes, les compresseurs, les agitateurs et les environnements acides.

Le WC est un métal populaire dans la fabrication de bijoux comme les bagues, les boucles d'oreilles et les pendentifs. Il est également utilisé dans l'industrie aéronautique, les outils de coupe, les équipements sportifs, les instruments de musique, les stylos à bille, les satellites spatiaux et les composants électriques.

Que sont le silicium et le carbure de silicium ?

Le silicium est un élément chimique cristallin, dur, cassant et solide. Son numéro atomique est 14 et son symbole est Si. Le silicium est quasiment inerte et est largement utilisé comme matériau semi-conducteur.

carbure de silicium C'est un composé chimique de carbone et de silicium, également appelé carborundum. Il se présente sous forme de cristaux jaune-vert ou bleu-noir. Les grains de carbure de silicium peuvent former des céramiques dures et sont largement utilisés dans les équipements haut de gamme comme les freins automobiles.

Propriétés du matériau en carbure de silicium

SiC Le carbure de silicium est un matériau solide noir-gris doté de caractéristiques particulières. Voici les principales propriétés du carbure de silicium décrites :

1. Dureté:  Le carbure de silicium est l'un des matériaux les plus durs, après le diamant et le nitrure de bore. Sa dureté sur l'échelle de Mohs varie de 9,5 à 13. La dureté du carbure de silicium céramique varie selon la source.

2. Conductivité thermique : Le SiC a une conductivité thermique de 120 W/mK. Cette conductivité peut être modifiée en mélangeant des additifs et des types de carbure de silicium.

3. Résistance chimique : Le SiC est très résistant aux réactions et à l'oxydation. Il peut survivre dans des environnements hautement réactifs.

4. Résistance à l'usure : Le carbure de silicium est résistant à l'usure et à l'abrasion. Son extrême dureté et sa stabilité structurelle lui confèrent une grande résistance à l'usure.

5. Densité: La valeur de densité du SiC est de 3,21 g/cm3.

6. Résistance à la compression : Le SiC supporte une compression élevée. Sa résistance à la compression est de 3 900 MPa.

7. Résistance aux chocs thermiques : Le carbure de silicium est un matériau très résistant aux chocs grâce à sa faible dilatation thermique et à sa conductivité thermique élevée. Son coefficient de dilatation thermique est de 4,0 x 10–6/°C.

8. Porosité:  Le SiC a une porosité de 0%.

9. Point de fusion: Le carbure de silicium se décompose à environ 2 830 °C (point de fusion).

10. Propriétés électriques : Le carbure de silicium possède des propriétés électriques similaires à celles des semi-conducteurs. Sa résistivité électrique est comprise entre 105 et 107 ohm-cm. La conductivité électrique du SiC dépend fortement de son type de dopage.

Applications du carbure de silicium

Le carbure de silicium est largement utilisé dans les équipements technologiques modernes et les applications industrielles. Il est utilisé dans les outils de coupe et de meulage pour sa dureté et sa résistance à l'abrasion.

Le SiC est largement utilisé dans le polissage humide, les roulements de pompes haute pression et la fabrication de joints. Les joints en carbure de silicium résistent aux températures élevées et aux pressions élevées.

Les tubes en céramique de carbure de silicium sont très résistants à l'usure et utilisés dans des environnements de travail difficiles. Le SiC est également utilisé comme revêtement protecteur pour divers objets métalliques.

Carbure de tungstène et carbure de silicium : tableau comparatif

Le tableau comparatif suivant vous aidera à comprendre rapidement les différences entre le carbure de silicium et le carbure de tungstène.

FAQ

Quelle est la différence entre le tungstène et le carbure de tungstène ?

La différence fondamentale entre le tungstène (W) et le carbure de tungstène (TC) est que le tungstène est un élément métallique tandis que le carbure de tungstène est un alliage.

Le tungstène est couramment utilisé dans les éléments chauffants, les ampoules électriques et la fabrication d'alliages de métaux lourds. Le carbure de tungstène, quant à lui, est utilisé dans les outils de coupe, les garnitures mécaniques, les outils miniers, la construction et le déneigement.

Quelle est la résistance du carbure de tungstène ?

Le carbure de tungstène est un alliage métallique extrêmement solide, dur et durable. Sa dureté sur l'échelle de Mohs est de 9. Il présente également une résistance élevée à la compression et à la traction.

Le carbure de tungstène est-il une céramique ?

Oui, le carbure de tungstène est une céramique. Il est également considéré comme un hybride de métal et d'alliage, car il présente des caractéristiques combinées de métal et de céramique.

Le carbure de tungstène est-il résistant ?

Oui, le carbure de tungstène est très résistant.

Qu’est-ce qui est plus fort que le tungstène ?

Le diamant est plus dur et plus résistant que le tungstène.

Que signifie la limite d'élasticité du carbure de tungstène ?

La limite d'élasticité est la contrainte maximale à laquelle un matériau commence à se déformer de manière permanente. Le matériau ne peut plus reprendre sa forme initiale après avoir atteint la limite d'élasticité. La valeur de la limite d'élasticité du carbure de tungstène est de 86 kbar.

Le carbure de silicium est-il une céramique ?

Oui, le carbure de silicium est un matériau céramique avec un point de fusion, une dureté et une résistance chimique élevés.

Le carbure de tungstène est-il conducteur ?

Le carbure de tungstène n'est pas totalement conducteur. Il présente une faible conductivité électrique et une conductivité thermique élevée.

En résumé :  Notre planète regorge de matériaux précieux comme le silicium et le carbure de tungstène. Ils constituent la base de la civilisation moderne. Tout développement dépend de la bonne utilisation de ces richesses naturelles.

La connaissance des propriétés matérielles du carbure de tungstène et du carbure de silicium nous aidera à produire des produits de meilleure qualité. Nos efforts pour différencier ces éléments céramiques seront fructueux si nous en tirons des enseignements.

Nous espérons que notre connexion contextuelle vous aidera à apprendre de nouvelles choses. Merci.