Keramik - 03 Keramische Systeme

Question 1

Definition System

Answer 1

Eine Menge Materie, die von der Umgebung durch definierte Grenzen abgeschlossen ist.

• homogenes System: Alle beteiligten Stoffe liegen nur in einer Phase vor.
• heterogene Systeme: Mehrere Phasen sind am Aufbau des Systems beteiligt.

Question 2

Definition Phase

Answer 2

Teilmenge eines Systems, die physikalisch homogen und von einer Oberfläche abgeschlossen ist, so dass sie mechanisch trennbar ist.
Beispiele:
- Aggregatzustände
- Kristallstrukturen

Question 3

Definition Komponente

Answer 3

Kleinste Anzahl unabhängig variabler chemischer Verbindungen, mit denen der Gleichgewichtszustand eines Systems beschrieben werden kann.

Question 4

Definition Gleichgewicht eines Systems

Answer 4

Ein System befindet sich im Gleichgewicht, wenn die freie Enthalte G ein Minimum erreicht. (G=H-TS)

Question 5

Das Gibb’sche Phasengesetz

Answer 5

Bedingungen für den Gleichgewichtszustand: F=C-P+2
Variablen in Zustandsdiagrammen:
- Temperatur
- Druck
- Zusammensetzung

Question 6

displazive Umwandlung

Answer 6

spontane Änderung innerhalb eines Kristallsystems

Question 7

rekonstruktive Umwandlung

Answer 7

langwierige Umwandlung in ein neues Kristallsystem

Question 8

Anwendungen von Zirkonoxid (ZrO2)

Answer 8

FSZ (fully stabilized zirconia)

• oberhalb 800°C O-ionenleitend
• Festelektrolyt für Hochtemperaturbrennstoffzellen

PSZ (partly stabilized zirconia)

• tetragonale Phase wird metastabil eingefroren
• Hervorragende Bruchzähigkeit durch spannungsinduzierte Umwandlung im Betrieb
• z.B. Implantate (Zahnersatz), Keramikmesser

TZP (tetragonal zirconia polycrystal)

• O-ionenleitend
• Sauerstoffsonden (Ofenatmosphäre, Lambda-Sonde)
• Hohe Festigkeit und Bruchzähigkeit
• z.B. Pumpenbauteile, Messerklingen

Question 9

Anforderungen an Feuerfestmaterialien

Answer 9

• hoher Schmelzpunkt
• hohe Warmfestigkeit/Kriechbeständigkeit
• niedrige Wärmeleitfähigkeit
• niedriger thermischer Ausdehnungskoeffizient
• niedriger Elastizitätsmodul
• guter Hochtemperatur-Korrosionswiderstand

Question 10

SiAlON-Keramiken

Answer 10

• Häufig Phasengemisch aus alpha-SiAlON. beta-SiAlON und einer amorphen Korngrenzenphase
• alpha-SiAlON-Phase: sehr hohe Härte
• beta-SiAlON-Phase: sehr hohe Bruchzähigkeit
• Glasphase: Unterstützung beim Sintern -> Flüssigphasensintern
• Anwendung: Schneidkeramik, Wendeschneidplatten