1. Struktura krystaliczna węglika krzemu
Węglik krzemu ma czworościenną strukturę krystaliczną, w której każdy atom krzemu jest związany z czterema atomami węgla, a każdy węgiel z czterema atomami krzemu. Wiązania są silnie kowalencyjne, co nadaje materiałowi wyjątkową twardość i stabilność termiczną. Układanie warstw czworościennych może się różnić, tworząc wiele politypów o tym samym składzie.
2. Politypy alfa i beta
Węglik krzemu występuje w ponad 200 politypach, które różnią się kolejnością układania warstw. Najbardziej powszechne są sześcienne fazy beta (3C) i heksagonalne fazy alfa (4H, 6H i inne). Faza beta jest preferowana w niższych temperaturach, natomiast fazy alfa tworzą się w wyższej temperaturze, a skład faz wpływa na właściwości i zastosowanie materiału.
3. Skład komercyjnej klasy 90%.
Handlowy 90% węglik krzemu zawiera około 90% SiC, a resztę stanowi wolny krzem, krzemionka i niewielkie ilości żelaza, aluminium i wapnia. Wolny krzem i krzemionka pochodzą z pieca produkcyjnego, a ich poziom jest kontrolowany, ponieważ wpływają one na właściwości metalurgiczne i ogniotrwałe. Gatunek jest określony przez zawartość SiC i limity zanieczyszczeń.
4. Mikrostruktura produktu
Mikrostruktura produktu handlowego składa się z połączonych ze sobą ziaren węglika krzemu, pomiędzy którymi rozmieszczone są wolne fazy krzemu i tlenku. W przypadku gatunków metalurgicznych rozkład wielkości ziaren jest kontrolowany poprzez kruszenie i przesiewanie. W przypadku wyrobów ogniotrwałych mikrostruktura jest konstruowana poprzez system wiązania stosowany w cegle lub betonie.
5. Jak struktura ma się do właściwości
Struktura czworościenna nadaje materiałowi twardość, przewodność cieplną i stabilność chemiczną. Skład politypu wpływa na właściwości półprzewodników, dlatego też węglik krzemu klasy elektronicznej jest określany przez polityp. Wielkość ziaren i fazy zanieczyszczeń kontrolują zachowanie dodatków metalurgicznych i materiałów ogniotrwałych. Struktura jest zatem łącznikiem pomiędzy oceną a jej wynikami.
6. Często zadawane pytania
P1: Jaka jest struktura węglika krzemu?Tetraedryczna struktura kryształu, w której atomy krzemu i węgla są połączone z czterema innymi, tworząc ekstremalną twardość i stabilność.
P2: Co to jest węglik krzemu alfa i beta?Politypy różniące się ułożeniem warstw kryształu; beta jest sześcienna, a alfa sześciokątna, o różnych temperaturach tworzenia.
P3: Co zawiera komercyjny 90% SiC?Około 90% SiC z wolnym krzemem, krzemionką i niewielkimi ilościami zanieczyszczeń.
P4: Dlaczego polityp ma znaczenie?Wpływa na zachowanie materiału w-półprzewodnikach i wysokich temperaturach.
P5: W jaki sposób kontrolowana jest mikrostruktura?W praktyce piecowej w celu uzyskania postaci krystalicznej oraz poprzez kruszenie, przesiewanie i łączenie w celu uzyskania produktu handlowego.
P6: Co powinni określić kupujący?Zawartość SiC, skład fazowy, jeśli ma to zastosowanie, limity zanieczyszczeń i wielkość cząstek.
