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Concept
Nitrure de silicium
Résumé
Le nitrure de silicium est un composé chimique de formule . On le connaît à l'état naturel (un minéral nommé nierite) depuis 1995, sous la forme de petites inclusions dans certaines météorites.
Il s'agit d'une céramique blanche plutôt légère ( selon la compacité du matériau), très dure (8,5 sur l'échelle de Mohs), relativement inerte chimiquement (attaquée par l'acide fluorhydrique HF dilué et l'acide sulfurique à chaud), et demeurant stable thermiquement jusqu'à .
Il existe d'autres stœchiométries, telles que , SiN et , mais elles sont thermodynamiquement bien moins stables et ont par conséquent une importance industrielle bien moindre ; c'est généralement au composé qu'on fait référence lorsqu'on parle de nitrure de silicium sans autre précision.
On connaît trois polymorphes de nitrure de silicium : une phase α, trigonale ; une phase β, hexagonale ; une phase γ, cubique. Il existe théoriquement une phase δ, orthorhombique, mais elle n'a jamais été observée expérimentalement. Les deux premières phases sont les plus courantes, et peuvent être produites à pression normale, tandis que la troisième n'est obtenue qu'à pression et température élevées, et présente une dureté de . Dans les représentations ci-dessous, les atomes de silicium sont en gris et les atomes d'azote sont en bleu :
Fichier:ASi3N4.jpg | {{Centrer|{{fchim|Si|3|N|4}} α, [[Système cristallin trigonal|trigonal]].}}
Fichier:BSi3N4.jpg | {{Centrer|{{fchim|Si|3|N|4}} β, [[Système réticulaire hexagonal|hexagonal]].}}
Fichier:GammaSiN.jpg | {{Centrer|{{fchim|Si|3|N|4}} γ, [[Système réticulaire cubique|cubique]].}}
La phase β est plus stable que la phase α et cette dernière se convertit toujours en phase β à haute température en présence d'une phase liquide. C'est la raison pour laquelle la phase β est la forme principale du nitrure de silicium utilisé pour réaliser des céramiques.
Il est difficile d'obtenir une céramique en nitrure de silicium massif car ce matériau ne peut pas être chauffé à plus de sans se dissocier en silicium et azote, avant de pouvoir atteindre son point de fusion.
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