03_ Keramische Systeme Flashcards
(29 cards)
System definition
o „Eine Menge Materie, die von der Umgebung durch definierte Grenzen abgeschlossen ist.“
o Homogenes System: Alle beteiligten Stoffe liegen nur in einer Phase vor
o Heterogenes System: Mehrere Phasen sind am Aufbau des Systems beteiligt
Phase Def.
„Teilmenge eines Systems, die physikalisch homogen und von einer Oberfläche abgeschlossen ist, so
dass sie mechanisch trennbar ist.“
o Beispiel: Aggregatzustände (gasförmig, flüssig, fest), Kristallstrukturen
Komponente Def.
- „Kleinste Anzahl unabhängig variabler chemischer Verbindungen, mit denen der
Gleichgewichtszustand eines Systems beschrieben werden kann.“
Gleichgewicht def.
Ein System befindet sich im Gleichgewicht, wenn die freie Enthalpie G ein Minimum erreicht
(Thermodynamisches Gleichgewicht)
G = H - TS
und die eigenschaft des systems sich mit der zeit nicht mehr ändern
Gibbs’sche Phasengesetz - Bedingung für den Gleichgewictszustand
Freiheitsgrad F = C - P + 2
Displazive Umwandlung def.
spontane Änderung innerhalb eines kristallsystems
Rekonstruktive Umwandlung def.
langwierige Umwandlung in ein neues Kristallsystem
Zweistoffsysteme (Binäre Systeme)
- Nickeloxid-Magnesiumoxid
- Aluminiumoxid- Zicroniumoxid
- Feuermaterialien
- mullit
-Spinell
-periclas - forsterit
Feuerfestmaterialien Anforderungen
- Hoher Schmelzpunkt, hohe Warmfestigkeit / Kriechbeständigkeit
▪ Niedrige Wärmeleitfähigkeit
▪ Niedriger thermischer Ausdehnungskoeffizient, Elastizitätsmodul
▪ Guter Hochtemperatur-Korrosionswiderstand
Dreistoffsysteme (tertiäre Systeme)
Cordierit
Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Siliziumoxid
Vierstoffsystem (quatärnere Systeme)
SiSION-Keramiken
häufig Phasengemisch aus alpha-SiAION, Beta-SiAION und einer amorphen Korngrenzenphase
alpha-SiAION: sehr hohe Härte
beta-SiAION: sehr hohe Bruchzähigkeit
anwendung: Schneidkeramik, Wendeschneidplatten
Zustandsdiagramm Zirkoniumoxid ZrO_2 (unär)
links unten monoklin bis 1170 grad
recht daneben tetragonal bis 2300 grad
rechts daneben kubisch bis 2715
rechts daneben flüssig, endet mit einem bogen nach rechts hoch
eine gerade von 200 grad bis 2715 grad hoch auf 0,6bar
darunter liegt gasfömrig
gerade linie durch diagramm von 1 bar
Zustandsdiagramm des Systems Kohlenstoff
oben links feststoff über 500kbr
darunter diamant bis knapp über 0 kbar bis 4000 gard 130 kbar eine Gerade
darunter graphit bis rechts kurve bis 4000 grad auf 0kbar
rechts neben diamant und über sowie rehcts neben Graphit liegt schmelze
binäres system 3 variablen
druck, temperatur und zusammensetzung
meist aber bei atmosphärendruck, daher dann binäre darstellung T-x diagramm
Polymorphie des zirkoniumoxids
monklin
1170 grad
tetragonal
2370 grad
kubisch
Y-PSZ
Y-FSZ
Y-TZP
Y-PSZ = teil stabilisiertes ZrO2
Y-FSZ = voll stabilisiertes ZrO2
Y-TZP= stabilisiertes ZrO2
Spinell und Mullit zusammensetzung
MgAl2O3
SiO2-Al2O3
typische Anwendung von Corierit
elektrischer Isolator
Nennen Sie zwei Oxide, die zur Stabilisierung von ZrO2 verwendet werden!
Y2O3, MgO
Nennen sie jeweils eine Anforderung an Pulver und Sinterprozess für die Herstellung von Y-TZP
- ausreichende Vol-% an Y2O3, um Volumendehnung von teragonale in monokline Phase zu unterdrücken, aber weniger als 2,5 mol %
- Kristalite im Pulver < 0,3 µm
Phasendiagramm von ZrO2-Y2O3 nur wo kubisch, tetragonal und monoklin ca sind
oben rechts unter dieser eingeschlossenen form liegt kubisch
links zwischen 2400 grad liegt tetragonal
links unter 1200 Grad liegt dann monoklin
Nennen Sie 2 Oxide, die zur Stabilisierung von ZrO2 verwendet werden
Y2O3 ,
MgO
Formen des stabilisierten Zirkoniumoxid von oben nach unten aus diagramm
Y-FSZ
Y-PSZ
Y-TZP
Thermodynamisches Gleichgewicht Formel und Besonderheit bei der Gleichgewichtskonstanten gleichung
0 = Delta_rG = Delta_rG0 + R * T * ln(K)
dann sind bei Gleichung für K alle a’s = 1 . a = aktivitäten gibt sowas wie Partialdruck an für die stoffe und diese sind normalerweise dann beim Umgebungsdruck, deswegen 1
