Sur le marché, nous connaissons mieux les matériaux céramiques spéciaux : carbure de silicium, alumine, zircone et nitrure de silicium. Une analyse approfondie de la demande du marché permet d’évaluer les avantages de ces différents matériaux.
Le carbure de silicium présente l'avantage d'un prix relativement bas, d'une bonne résistance à l'érosion et d'une grande solidité. Son principal inconvénient réside dans sa tendance à l'oxydation et la difficulté de son frittage. L'alumine est le matériau le moins cher et son procédé de fabrication à partir de poudres est très bien maîtrisé. En revanche, la zircone et l'oxyde de silicium présentent des inconvénients majeurs à cet égard, ce qui constitue un frein à leur développement. Le nitrure de silicium, quant à lui, est le plus onéreux.
En termes de performances, bien que la résistance, la ténacité et les autres propriétés mécaniques du nitrure de silicium et de la zircone soient nettement supérieures à celles de l'alumine, leur rapport coût-efficacité semble satisfaisant. Cependant, de nombreux problèmes subsistent. La zircone, par exemple, présente une ténacité élevée grâce à la présence d'un stabilisant, mais cette ténacité est sensible au temps : elle ne peut être utilisée à haute température et, à température ambiante, elle est sujette à une oxydation excessive, ce qui explique sa plus faible ténacité parmi les trois matériaux disponibles sur le marché. Le nitrure de silicium, quant à lui, est une céramique très répandue depuis une vingtaine d'années. Sa résistance à l'usure, sa résistance aux chocs thermiques et ses autres performances globales sont bonnes, mais sa température d'utilisation est inférieure à celle des deux autres matériaux. De plus, son procédé de fabrication est plus complexe que celui de l'alumine. Bien que la qualité d'application du nitrure de silicium soit nettement supérieure à celle de la zircone, ses performances globales restent inférieures à celles de l'alumine.
Le faible coût, la stabilité des performances et la diversification des produits des céramiques d'alumine ont constitué leurs premières applications, et elles sont encore utilisées aujourd'hui dans la fabrication de céramiques spéciales.
Date de publication : 22 janvier 2022