01_ Einführung in keramische Werkstoffe Flashcards
(25 cards)
Begriff Keramik Def.
alle nichtmetallischen anorganischen Werkstoffe die in Wasser schwer löslich sind und aus Pulver über eine Formgebung und Temperaturbehandlung (Sintern) hergestellt werden. Bis auf die Ausnahmen der einatomaren Keramiken auf Kohlenstoffbasis (Graphit, Diamant, Glaskohlenstoff) sind keramische Werkstoffe Verbindungen von Metallen oder Halbmetallen mit Nichtmetallen.
Eigenschaften Keramik
- hohe Korrosionsbeständigkeit
- hohe Verschleißfestigkeit
- hohe Hochtemperaturfestigkeit
- thermische Leitfähigkeit
- Hoher verschleißwiderstand
Nachteile Keramik
der spröde Bruch,
die oft ausgeprägte Streubreite der Festigkeitskennwerte
Neigung zu unterkritischem Risswachstum.
- Keramische Werkstoffe enthalten herstellungsbedingt immer Defekte in Form von Poren,
Rissen, Einschlüssen und Inhomogenitäten, die statistisch im Werkstück und an seiner
Oberfläche verteilt sind.
Einteilung keramische werkstoffe
Oxidkeramik, Nichtoxidkeramik,
Techninsche Keramik unterteilung
- Konv. keramik (klassische Elektrokeramik, Labortechnik, Chemietechnik)
- Hochleistungskeramik (Strukturmechanik, Funktionskeramik)
- Strukturmechanik (mechanisch, Thermisch, Chemisch/biologisch)
- Funktionskeramik (Nuklear, Optisch, Elektrisch/magnetisch)
Prozessschritte bei der herstellung keramik
- Rohstoffaufbereitung (zerkleinern, mischen/homogenisieren)
- Formgebung(gießen, spritzen, extrudieren, Pressen, Trocknen)
- Sintern (Sinterbrand, Reaktionsbrand)
-Nachbehandlung ( Fertigbearbeiten)
Materialien bei der herstellung von keramik
-Rohstoffaufbereitung (Rohmaterial, granulat)
- Formgebung (Grundkörper)
- Sintern ( Sinterkörper)
- Nachbehandlung(bauteil)
Schlickerguss Erklärung
ist ein traditionelles Verfahren der Keramikherstellung und wird für Schalen, Platten, Tiegel, Röhren im Bereich der Gebrauchskeramik
eingesetzt. Hierzu werden offen poröse Gipsformen als „Negativformen“ genutzt, die wiederum selbst über Gießen und Trocknen der Gipsmasse kostengünstig hergestellt
werden.
Schlicker erkärung
Pulver werden mit Additiven und wasser oder Lösemittel zu einer Suspension, dem sogenannten Schlicker verarbeitet (rohmaterial). Schlicker wird in die trockene Form einge
füllt, woraufhin die Flüssigkeit des Schlickers in die Gipsform infiltriert und das keramische Pulver an der Formwand anwächst (Scherbenbildung).
Schlickerguss /Hohlguss prozessablauf
- Form vorbereiten
- Einfüllen des Schlickers
- Scherbenbildung
- Ausgießen des überflüssigen Schlickers
- Trocknung des Scherbens
- Entnahme des Grünlings
Prozessablauf beim Folienguss
Hierbei werden flache Teile bspw. Platinen für gedruckte Schaltungen oder Membranen hergestellt.
Der Schlicker (Rohmaterial) im Vorratsbehälter wird über den Abstreifer in kontrollierter
Schichtdicke auf das Folienband aufgegossen. Das Band durchläuft eine Trocknungsstation, bei der die flüchtigen Bestandteile des Schlickers ausgetrieben werden. Am Ende der Folienstrecke liegen dünne keramische Folien vor, die von der Polyesterfolie
abgezogen oder ausgestanzt werden können
Prozessablauf beim Spritzguss
- Einspritzen
- Nachdrücken
- Auswerfen
Rohmaterial: plastische Masse aus Feuchtaufbereitungsverfahren
Prozessablauf Stangenpressen
- Masse wird dabei einer förderschnecke zugeführt, optional evakuiert und dabei weiter verdichtet und durch das mundstück zu Endlossträngen verarbeitet. Auf diese Weise können rotationssymmetrische Teile oder Profile hergestellt werden
- Anschließende Aushärtung notwendig
Uniaxiales trockenpressen
-trockene, rieselfähige Granulate in eine Matrize eingefüllt, durch Stempel verdichtet und als „Pressling“ ausgeworfen
- Der an der Stempelstirnfläche wirkende Axialdruck wird durch Reibung mit der Matrizenwand und zwischen den Granulaten abgeschwächt.
Unterteilug uniaxiales Trockenpressen
- Einseitiges Pressen( Unterstempel feststehend -> bei fertig gepresster Probe stellt sich ein Dichtegradient ein, inhomogene dichteverteilung)
- 2 seitiges pressen (Ober und Unterstempel sind beweglich, was verzug reduziert, oftmals auch mit schwimmender Matritze, welche sich zwischen den beiden Stempeln frei bewegen kann, minimierung der dichteunterschiede)
Kaltisostatisches Pressen
- Herstellen von stab oder rohrförmigen grünkörpern
- Granulate werden
in elastische Formen, z.B. aus Kautschuk, Silikon oder PVC, eingefüllt und mittels elastischer Stopfen verschlossen. Im Druckbehälter wird über eine Flüssigkeit (meist H2O mit Rost- und Algenschutzmittel)
ein Druck bis zu 4000 bar aufgegeben, wodurch das Granulat zu relativ hohen Gründichten kompaktiert wird. - Dabei werden zunächst die äußeren Schichten verdichtet, bevor sie den Druck gut übertragen können und auch die inneren Volumina verdichten. Nach langsamer Druckrelaxation kann ein Grünling entnommen werden
Vorbrand (Weißbrand oder Vorsintern) Aufgabe
brennt die additive aus und erlaubt gleichzeitig eine gewisse festigkeit durch Sinterhalsbildung
sintertempeatur def.
Die Sintertemperatur
wird je nach Werkstoff bei etwa 90 % der absoluten Schmelztemperatur gewählt
Ziel des Sinterns
. Ist das Ziel des Sinterns eine weitgehend vollständige Verdichtung, werden
während der Haltezeit vorwiegend durch Diffusionsvorgänge Poren des Grün- oder
Weißzustandes eliminiert
Eigenschaften keramische Werkstoffe
- Anorganisch
- Nichtmetalisch
- In Wasser schwer löslich
- werden aus pulver durch formgebung und eine Temperatur Behandlung hergestellt
Feuchtigkeitsunterscheidungen
- Nassaufbereitung (>25% Feuchte
- Feuchtaufbereitung(3-25% euchte)
- Trockenaufbereitung(< 3% Feuchte)
Sintern Eigenschaften
o Nutzung von Temperatur zur Änderung der Werkstoffeigenschaften
o Trocknen → Bei Feucht- oder Nassaufbereitung
o Ausbrennen → Entbinden plastifizierbarer Massen
o Vorbrennen → Bei indirekter Formgebung benötigt
o Sintern → Pulver wird konsolidiert zu einem Festkörper
▪ Festphasensintern (einphasig/ mehrphasig)
▪ Flüssigphasensintern
- Sinterphasen: Aufheizen
Halten
Abkühlen
Was ist Keramik?
nichtmetallisch
anorganisch
inWasserschwer löslich
aus Pulver durch Formgebung und eine
Temperaturbehandlung (Sintern) hergestellt
Welche Eigenschaften haben technischer Keramik
geringe elektrische Leitfähigkeit
geringe thermische Leitfähigkeit und hohe
Hochtemperaturfestigkeit
hohe Korrosionsbeständigkeit
hoher Verschleißwiderstand
Sprödigkeit
Streuung der Festigkeit
unterkritischem Risswachstum
