При використанні в якості абразиву міцність частинокчорний карбід кремніює важливим фактором, що впливає як на продуктивність шліфування, так і на термін служби. Його кристали формуються та збираються в умовах високої-температури, зрештою перетворюючись на спечену структуру. Залежно від застосування чорний карбід кремнію можна переробляти в різні продукти з відповідними механічними властивостями та тривалим терміном служби.
Вимоги до міцності чорного карбіду кремнію
Міцність чорного карбіду кремнію можна оцінити під статичним навантаженням за допомогою випробування на роздавлювання. Зразок масою 5 г поміщають на поверхню циліндричної пластини, а зверху – ще одну циліндричну пластинку. Потім застосовується тиск 30 кг/см², щоб подрібнити частину чорного карбіду кремнію. Подрібнений матеріал відсіюють і розраховують співвідношення між масою залишилися неподрібнених частинок і вихідною масою зразка. Більший коефіцієнт вказує на більшу міцність частинок, тоді як нижчий коефіцієнт вказує на слабший матеріал.
Міцність абразиву означає, наскільки міцно окремі частинки чорного карбіду кремнію тримаються разом. На практиці це здатність абразивного зерна витримувати зовнішній тиск без руйнування, поки його ріжучі кромки все ще відносно гострі. Досвід показує, що -низькоміцні абразиви ламаються швидше, що призводить до зниження ефективності різання та скорочення терміну служби.
Міцність частинок безпосередньо впливає на те, скільки зерен може зберегти свої ефективні ріжучі кромки та як довго вони можуть продовжувати ефективну роботу. З цієї причини міцність вважається однією з фундаментальних властивостей абразивних матеріалів.
Кристалізація чорного карбіду кремнію
Чорний карбід кремнію в основному складається з політипу 4H. У його кристалічній структурі атоми кремнію оточені атомами вуглецю, утворюючи кремній-вуглецеві тетраедри. Елементарні комірки різних політипів карбіду кремнію побудовані з однієї базової тетраедричної структури кремнію-вуглецю. Різниця в кількості атомних шарів і їхньому відносному розміщенні в елементарній комірці призводить до різних політипів карбіду кремнію.
Якщо присутній надлишок кремнію, його здатність віддавати електрони може змусити чорний карбід кремнію демонструвати напівпровідникові характеристики типу n-. Карбід кремнію типу N- має відносно високий питомий опір і високий температурний коефіцієнт опору. Зі збільшенням концентрації допанту в напівпровіднику типу n- його питомий опір зменшується, а його лінійність стає гіршою.
Серед різних політипів карбіду кремнію питомий електричний опір зростає зі збільшенням частки політипу 6H.
