1. Cristallographie et bases des matériaux du carbure de silicium
1.1 Polymorphisme et liaison atomique dans SiC
(Plaques en céramique de carbure de silicium)
Carbure de silicium (SiC) est une substance céramique covalente composée d'atomes de silicium et de carbone dans un 1:1 rapport stœchiométrique, identifié par son polymorphisme exceptionnel– sur 250 polytypes connus– tous partageant des liaisons covalentes directionnelles solides mais variant en séries d'empilements de bicouches Si-C.
L'un des polytypes les plus appropriés est le 3C-SiC. (cadre en mélange de zinc cubique), et les types hexagonaux 4H-SiC et 6H-SiC, chacun affichant de subtiles variations de bande interdite, mobilité électronique, et la conductivité thermique qui affectent leur adéquation aux applications de détails.
La ténacité du Si– liaison C, avec une énergie de liaison d'environ 318 kJ/mole, qui sous-tend la remarquable solidité du SiC (Solidité Mohs de 9– 9.5), facteur de fusion élevé (~ 2700 °C), et résistance à la destruction chimique et aux chocs thermiques.
Dans des assiettes en céramique, le polytype est généralement sélectionné en fonction de l'utilisation prévue: 6Le H-SiC prévaut dans les applications architecturales en raison de sa commodité de synthèse, tandis que 4H-SiC contrôle l'électronique haute puissance pour son fauteuil roulant de fournisseur de tarifs supérieurs..
La large bande interdite (2.9– 3.3 eV selon le polytype) fait également du SiC un excellent isolant électrique sous sa forme pure, bien qu'il puisse être dopé pour fonctionner comme semi-conducteur dans des outils numériques spécialisés.
1.2 Microstructure et pureté de scène dans les plaques en céramique
Les performances des plaques céramiques en carbure de silicium dépendent essentiellement des caractéristiques microstructurales telles que la taille des grains., épaisseur, homogénéité de la scène, et l'existence d'étapes supplémentaires ou de contaminations.
Les plaques de haute qualité sont généralement fabriquées à partir de poudres SiC submicroniques ou nanométriques avec des méthodes de frittage sophistiquées., provoquant un grain fin, microstructures totalement denses qui maximisent la résistance mécanique et la conductivité thermique.
Contaminations telles que le carbone gratuit, silice (SiO DEUX), ou les aides au frittage comme le bore ou l'aluminium léger doivent être soigneusement réglementées, car ils peuvent former des films intergranulaires qui réduisent l'endurance à haute température et la résistance à l'oxydation.
Porosité récurrente, également à des degrés réduits (
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