Keramik Flashcards Preview

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Flashcards in Keramik Deck (113):
1

Hochleistungskeramik defininierte Eigenschaften

- mechanisch
- thermisch
- chemisch
-elektronisch
-biologisch

2

In welchen Felder werden Hochleistungskeramiken hauptsächlich verwendet?

- Energietechnik (Brennstoffzelle, Wärmetauscher)
- Elektronik (Gehäuse, Kondensatoren, Sensoren)
- Medizintechnik (Hüftgelenksprothese, Knochenersatz.)
- Verkehrstechnik (Kipphebelbeläge, Turbolader)
- Fertigungstechnik (Schneidwerkstoffe, Schleifstoffe)
- Maschinenbau (Gleitlager, Piezostellglieder)

3

Welche zwei Arten von Hochleistungskeramiken unterscheidet man und welche sind ihre besonderen Eigenschaften?

Strukturkeramiken:

- Härte
- Steifigkeit
- Zähigkeit
- Festigkeit

Funktionskeramiken:

- thermisch
- elektrisch
- biologisch
- chemisch

4

Was sind keramische Verbundwerkstoffe?

Keramische Komponenten werden mit Metallen oder Kunststoffen kombiniert

5

Welche sind die drei keramischen Branchen und was sind ihre Hauptprodukte?

- Traditionelle Silikatkeramik(Geschirr,Fliesen Sanitär...)
- Feuerfeste Werkstoffe (Formsteine und Feuerbetone)
- Hochleistungskeramik (Struktur und Funktionskeramik)

6

Worüber unterscheidet man zwischen traditioneller und Hochleistungskeramik?

Art und Verarbeitung der Rohstoffe sind das ausschlaggebender Kriterium

7

Aus welchen Werkstoffen bestehen Hochleistungskeramiken?

Aus speziell entwickelten Werkstoffen:

- ausschließlich synthetisch
- sehr hoher Reinheitsgrad
- feine Pulvergröße (oft< 1 Mikrometer)

8

Auf welchen Rohstoffen basieren Silikatkeramiken?

Natürliche Mineralien:

- Quarz (SiO2)
- Tonmineralien/Kaolin (Alumosilikate)
- Feldspäte (Alkali-Alumosilikate)

mit allen Verunreinigungen.

9

Welche Eigenschaften haben Alumosilikate und Alkali-Alumosilikate?

Alumosilikate: Nach Befeuchtung bildsam verformbar

Alkali-Alumosilikate: Herabsetzung der Glastemperatur

10

Was ist Voraussetzung für eine weiße Farbe der Keramik?

Ein geringer Eisenanteil (Sanitär ,Geschirr, Zierkeramik)

11

Welche Unterscheidungen gibt es bezüglich der Korngröße?

Grobkeramik: Körner mit bloßem Auge erkennbar
(Ziegel, Terrakotta)

Feinkeramik: Körner sind <50 Mikrometer (Porzellan,
Steingut)

12

Woraus bestehen feuerfeste Erzeugnisse und welche Einsatzgebiete gibt es?

Feuerfeste Erzeugnisse bestehen teilweise aus natürlichen/synthetischen Rohstoffen und sind für chemische Angriffe bei hohen Temperaturen entwickelt worden.

Bsp.: Schlacken - & Gaskorrosion, Temperaturwechsel, Hochtemperaturfestigkeit

Sei sind meist sehr grobkörnig (>100 Mikrometer)

13

In welche Untergruppen gliedert sich die technische Keramik?

- Traditionelle (technische) Keramik
- Hochleistungskeramik: - Strukturkeramik
- Funtkionskeramik

14

Wie lautet die Definition der Keramik? (G)

Keramische Werkstoffe sind:
- anorganische, nichtmetallisch
- in Wasser schwer löslich
- und zu wenigsten 30% kristallin

In der Regel werden sie bei Raumtemperatur ais einer Rohmasse geformt und erhalten ihre typischen Werkstoffeigenschaften durch eine Temperaturbehandlung meist über 800°C.

Gelegentlich geschieht die Formgebung auch bei erhöhter Temperatur oder gar über den Schmelzfluss mit anschließender Kristallisation.

15

Inwiefern grenzt sich Keramik von Salzen, Glas und mineralischen Baustoffen ab?

Stoff: Salze, Glas (<30%kristallin), mineralisch
Abgrenzung: Wasserlöslichkeit, Kristallinität,
Prozesstechnik

16

Woraus bestehen Keramiken chemisch gesehen und wie stark/schwach ist ihre Bindung?

Keramiken sind Verbindungen aus:
- Metallen
- Nichtmetallen (Sauerstoff, Stickstoff,Bor)
- Halbmetalle (Kohlenstoff, Silicium)

Die Bindungen sind sehr stark.

17

Was folgt aus der starken chemischen Bindung innerhalb von Keramiken?

- hoher Schmelzpunkt
- chemische Beständigkeit
- hoher E-Modul
- hohe Härte

18

Wie chemische Bindung von Keramiken charakterisiert und in welchen Formen tritt sie auf?

Sie ist durch stark lokalisierte Elektronen charakterisiert.

Formen:
- stabile Kationen/Anionen mit Edelgaskonfiguration
- kovalente Orbitalbindungen
- Mischbindungen
- manchmal metallische Bindungen

19

Wie sieht die Einteilung keramischer Werkstoffe nach chemischen Gesichtspunkten aus?

Oxide:

Einfache Oxide
Mischoxide
Silicate
Phosphate


Nichtoxide:

Carbide
Nitride
Boride
Silicide

20

Wie sieht der keramische Prozess in einem Temperatur/Zeit-Diagramm aus?

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21

Wie lauten die Schritte des keramischen Herstellungsprozesses und was passiert jeweils?

1. Pulveraufbereitung - Formgebung:
Bei Raumtemperatur wird das Pulver aufbereitet und zum Grünkörper (kreideähnliche Vorform) geformt

2. Brand/Sintern:
Erfolgt bei 70-80% der Schmelztemperatur.
Hier finden irreversible chemische Prozesse und Gefügeveränderungen statt. (mögliche Gefügedefekte)

3. Endbearbeitung:
Bsp.: Schleifen, Polieren
Erst danach ist das Bauteil fertig. (manchmal teurer Schritt)

22

Wie sieht der metallurgische Prozess in einem Temperatur/Zeit-Diagramm aus? Was unterscheidet ihn vom Keramischen?

Bild =>???

23

Wie sieht die Prozesskette von Silikatkeramik und Hochleistungskeramik im Überblick aus?

Bild =>???

24

Was bewirkt die Zerkleinerung während der Aufbereitung?

Zerkleinerung bewirkt eine Erhöhung der Oberfläche.

25

Welche drei Arten der Aufbereitung werden entsprechend des Feuchtegehalts unterschieden? In welchen Verarbeitungsverfahren werden sie meist eingesetzt?

Nassaufbereitung:
- Pulversuspensionen in meist alkoholischen Mitteln
- >25% Flüssigkeit
- Schlickerguss, Folienguss

Feuchtaufbereitung:
- knetbare Massen, meist mit Additiven
- 5 -25% Flüssigkeit
- Strangpressen

Trockenaufbereitung:
- rieselfähige Pulver-Granulate
- <5% Flüssigkeit
- axiales und isostatisches Pressen

26

Wie läuft die Feuchtaufbereitung genau ab?

Traditionelle Art der Aufbereitung tonkeramischer Massen (Tone, Kaoline).

Typische Kristallitgröße: wenige Mikrometer (keine weitere Zermahlung)

Allerdings fallen oft Dezimeter große Klumpen an, die im Kollergang mühlsteinähnlich zermahlen und im anschließenden Walzwerk zerdrückt werden.

27

Wann wird eine Trockenaufbereitung durchgeführt?

- Bergfeuchte der Tone unter 10-12%
- Anteil an Quarz, Kalk, Feldspat sehr hoch
- Zementindustrie
- Feuerfestindustrie
- Glasrecycling

28

Wie läuft eine Trockenaufbereitung ab?

Die Rohstoffe werden in einer kontinuierlich arbeitenden Mühle zerkleinert:

1. Zerkleinern
2. Trocknen
3. zu Korngrößen aufmahlen
4. Mischen
5. Korngrößenklassen trennen

29

Wie sieht eine typische Walzenschüsselmühle aus?

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30

Wofür dient die Nassaufbereitung vor allem und wie läuft sie ab?

Dient vor allem der Herstellung von Gießschlickern.

In Trommelmühlen wird das Mahlgut mit Wasser und Mahlkörpern kontinuierlich/diskontinuierlich zerkleinert (gestürzt).

31

Welche Mahlkörper verwendet man bei der Pulverisierung von Keramik und Metallen?

Metall: Stahl, Hartguss und Hartmetalllegierungen
-> Kugeln/Zylinder

Keramik: Aluminiumoxid, Zirkonoxid, natürliche Quarzkiesel

32

Nach welchem Prinzip arbeitet der Attritor und wie ist er aufgebaut?

Prinzip: Rührwerkskugelmühle (rotierender Rührarm)
Wird nass betrieben (Umwälzung besser, Wärmeabfuhr)
Rotation: 100-1000 Umdrehungen pro Minute

33

Was ist das besondere am autogenen Mahlen? Welche Apparate gibt es?

Beim autogenen Mahlen kommt das Pulver nur mit gleichartigem Material in Berührung (keine Mahlkörper!)

Strahlmühle: Hoher Druck gegen Prallwand/Pulverstrahl

Jet/Gegenstrommühle: Kreuzende Teilchenstrahle

34

Wie läuft die Sprühtrocknung ab?

Nasse Suspensionen werden zu Granulaten aufbereitet.

Die Suspension wird zersprüht und durch Luft(300°C) getrocknet. Dabei gibt es zwei Verfahren.

-> Zentrifugalzerstäubung
-> Düsenzerstäubung

35

Was passiert bei der Formgebung allgemein?

Aus

- verflüssigtem Schlicker / plastifizierter Masse / Granulaten -

wird ein Grünkörper mit definierter

- Größe / Form / Dichte -

und reproduzierbaren Toleranzen gefertigt.

36

5 typische Formgebungsverfahren
+ Toleranz (%)

Schlickergießen 2-3
Strangpressen 1,5-2
Spritzgießen 0,5-1
Uniaxiales Trockenpressen 0,5-1
Isostatisches Pressen 0,2-0,5

(Alle Werte +/- und in %)

37

Arten Formgebung

Nassformgebung (Feuchte >25%)
—> Schlicker in Formen gegossen/auf Bändern zu Folie

Feuchtformgebung (5-25%)
—> knetbare Massen mittels Pressen/Spritzen

Trockenformgebung (<5%)
—> Pulver-Granulate durch axiales/isostatisches Pressen

38

Schlickerguss
Funktion und Arten

Suspension (25-35% feucht) wird durch poröse Form Wasser entzogen —> Bildung Scherben (fest)

Hohl-&Kernguss

39

Schlickerguss
Pro/Con

Pro:
- hohe Stückzahlen
- mittlere Präzision (wenig Nacharbeit)
- geringe Werkzeugentwicklungskosten (1-5T€)

Con:
- schneller Verschleiß der Form
- schlechte Oberflächengüte
- lange Rücktrocknung (bis 3 Tage)
- sensible Prozesswasserführung

40

Foliengießen
Ablauf und was wird hergestellt

Keramisches Pulver in organischen/wässrigen Lösungen mit Bindern, Verflüssigern & Plastifizierern dispergieren -> aus Stahlband gießen und trocken

Herstellung großflächiger keramischer Substrate (25 Mikrometern bis 1,5 mm dick)
-Kondensatoren
-piezoelektrische Bauteile
-Halbleiter
-Wärmetauscher

41

Elemente Foliengießanlage

Schlickeraufgabe
Folienabnahme
Edelstahlband
->Warmluft -> Warmluft mit verdampften Lösungsmitteln

42

Strangpressen Produkte

Ziegel
Fliesen
Rohre
Substrate
„Honeycomb“-Katalysatorträgerstrukturen

43

Strangpresse Elemente

Masseaufgabe
Homogenisierungsschnecke
Schleuse
Vakuumkammer
Förderschnecke
Mundstück
Masseaustritt

44

Strangpressen
pro/con

Pro
- kontinuierliche Produktion
- fast vollst. automatisierbar

Con
- schneller Verschleiß Mundstück&Schnecken
- mittlere Oberflächengüte
- mittlere Präzision (Nacharbeit erforderlich)
- mittlere Werkz.entw.kosten (20-50T€)
- Verzug beim Trocknen&Brennen
-nur einfache Geometrien

45

Wie Massen für Strangpressen plastifizieren & was bei Bearbeitung beachten

Plastifizierung
- bei ton/kaolinhaltigen Massen durch Wasser
- bei (nicht-)oxidischen Massen durch Bindersysteme

Beachten: S-förmige Makrotexturen zerstören Bauteile (Extrusion führt zu Texturen)

46

Keramik Spritzguss
Ablauf

Keramisches Pulver (40-60%) mit organischen Bindern/Plastifizerern (60-40%) mischen

-> Abkühlen und Granulieren

-> Spritzen wie beim Kunststoff

47

Mögliche Formen Spritzguss & typische Bauteile

Kleine Bauteile mit komplexer Geometrie mit geringer Wandstärke, große Stückzahl

Typisch:
- Fadenführer
- Wendeschneidplatten
- Schweißdüsen
- Turboladerrotoren

48

Häufige Fehler Spritzguss

Einfallstellen

Feistrahl

Texturen (eingeschlossene Poren)

Fließnähte

49

Entbindern

Binder/Plastifizierer aus Grünkörper austreiben

50

Arten von Entbindern

Thermisch

Lösen

Kapillar

51

Thermisch Entbindern

Verdampfen, Oxidieren

52

Entbindern durch Lösen

In organischen Lösungsmitteln

in Wasser

In CO2 unter Hochdruck

53

Kapillares Entbindern

Heraussaugen des geschmolzenen Kunststoffs

54

Optimierungsparameter Spritzguss

Korngrößenverteilung
Art Werkzeugfüllung
Schneckengeometrie&Drehzahl
Einspritzdruck
Einspritzgeschwindigkeit
Werkzeugtemperatur
Viskosität organ. Bestandteile

55

Spritzguss
Pro/Con

Pro
- hohe Stückzahlen (>1 Mio/Jahr)
- hohe Präzision

Con
- hohe Werkz.entw.kosten (20-60T€)
- lange Entwicklungszeiten (6-12 Mon.)
- schwierige Endbinderung (bis zu 3 Wo)

56

Arten Trockenformgebung

Axiales Trockenpressen

Isostatisches Trockenpressen


—> bei 0-5% Wassergehalt

57

Axiales Trockenpressen

- Stempelpressen
- 50-600MPa
- einfache Geometrien
- keine Hinterschneidungen
- gute Maßhaltigkeit

58

Isostatisches Trockenpressen

- flexible Gummimatrizen
- bis 300 MPa
- komplexe Formen
- starker Verzug

59

Brand
Vorgänge

—> Vorgänge zur Konsolidierung der pulverigeren Formkörper

Bsp:
- Ofenbau
- Temperaturführung
- Energieeintrag ins Gut
- Stapelung der Formkörper

60

Sintern
Vorgänge

—> alle physikalisch-chemischen Vorgänge in einem Formkörper (Kinetik der Konsolidierung)

Bsp:
- Wärmebehandlung
- Verringerung Porenvolumen durch Schwindung
- Verfestigung durch Sinterhalsbildung/Korngrenzen

61

Was wird gesintert?

Materialien mit hohem Schmelzpunkt

Kombination mit unterschiedlichen Schmelzpunkten

Material mit hohem Dampfdruck

Reinste Stoffe

62

Festphasensintern

Bestandteile sind fest und schmelzen nicht auf

Verdichtung durch
- Diffusion
- Verdampfung
- Kondensation

63

Wo Verdichtungsverlauf ablesen?

Sinterkurve

Bestimmung durch Messung Längenänderung als Fkt. der Temp. und isoth. Haltezeit bei Maximaltemp.

Startpunkt: Grünkörperzustand

64

Sintern -> wo besonders sorgfältig sein?

Beim Abkühlen
-> Wärmedehnung
-> Phasenumwandlungen

65

Die 4 Sinterphänomene

- Sinterhalsbildung
- Kornwachstum
- Porenschwund
- Porenwachstum

66

Die 4 wichtigsten atomaren Transportmechanismen

1) Verdampfung
2) Oberflächendiffusion
3) Korngrenzendiffusion
4) Volumendiffusion (Gitterdiffusion)

1->4: zunehmende Aktivierungsenergie (höhere Temp.)

67

Wie verläuft das Kornwachstum und was entsteht dabei?

Pulverkörner->Punktkontakte->Korngrenzen mit Sinterhälsen->geschlossen Porosität->12 Nachbarn->Kuboktaeder (14 Flächen)
6 Würfelflächen +8 Oktaederflächen=14 (Tetrakaidekaeder)

68

Welchen Einfluss hat die Temperatur auf das Keramikgefüge?

Hohe Temperatur->Keramikgefüge vergröbert.
Auch sqrt(t)-Gesetz genannt.

69

Inwiefern unterscheiden sich die keramischen Werkstoffe von Metallen?

-Keramische Werkstoffe: höhere strukturelle Komplexität (große Elementarzellen, niedrige Symmetrien)
-Keramik: Fließspannung>Bruchspannung
-Metall: Fließspannung

70

Was verhindert plastische Verformung von Keramik?

-hohe Bindungstärke
-lokalisierte Elektronen (Ionen, Orbitale)
-große Verschiebungsdistanzen (Burgers-Vektoren)
-niedrige Kristallsymmetrien (geringe Anzahl Gleitrichtungen(von-Mises-Kriterium))

71

Wo liegt die typische Bruchdehnung von Keramik?

Bei 0,1-0,4%

72

Wie lautet die Gleichung der kritischen Griffith-Energie?

G=dW/dA-dUel/dA=dUf/dA

Griffith Energie wird kritisch (Index c) wenn es zum Bruch kommt.

73

Wann setzt Rissfortschritt ein?

Wenn die elastisch eingespeicherte Energie größer als die Bruchenergie ist.

(pi*alpha*sigma^2)/E>=Gc

74

Gleichung elastische Energie

1/2*sigma^2/E=elastische Energie

75

Was besagt die Spannungssingularität?

An scharfen Kerben mit Rissspitzenradius 0 müssen unendlich hohe Spannungen auftreten.
In das umliegende Gefüge klingt dies mit r^(-1/2) ab.

76

Wie lautet die Definition des Spannungsintensitätsfaktor?

K=Sigma*sqrt(pi*Alpha) [MPa*sqrt(m)]
Alpha: allgemeine Länge
Sigma: allgemeine Spannung

Übertragungsfaktor einer äußeren Spannung auf ein Volumenelement der Ausdehnung a.

77

Wie lautet die Griffith-Gleichung? (Irwin-Beziehung)?

sigmac=(Kc)/(Y*sqrt(pi*ac))

78

Welche Bruchmodi gibt es?

Zug
Schub
Scherung

79

Wie lautet die Griffith-Gleichung für den uniaxialen Zugzustand?

-Gerader Riss, unendlich große Probe: Y=sqrt(pi)
-Kantenriss: Y=1,12*sqrt(pi)
-Penny-Riss: Y=2/sqrt(pi)

80

Wie verhalten sich Druckfestigkeit und Zugfestigkeit zueinander?

Druckfestigkeit=15*Zugfestigkeit

81

Wann läuft ein Riss katastrophal ab?

Sigma*sqrt(pi*a)>=sqrt(EGc)
K>=KIc
lokaler Spannungsintensitäsfaktor>=Bruchzähigkeit

82

Eigenschaften von Keramik in Bezug auf Bruchverhalten

-Keramik ist formstabil bis zum Bruch
-Wenn Keramik bricht, dann meist katastrophal
-Es gibt keine duktile oder duktilisierte Keramik
-Keramik ist immer spröde

83

Wie wirken die Rissspitzenradien auf die Spannung?

Es kann zur Spannungserhöhung kommen umso schärfer die Spitze ist.

sigmayy=2*sigmaex*sqrt(a/roh)

84

Wie lassen sich Kerbspannungen vermeiden?

-Nie scharfe Konturübergänge schaffen
-Kerbwirkung vermeiden

85

5 Grundannahmen der Bruchstatistik

-Bruchfestigkeit (spröder Festkörper) ist statistisch verteilt (Gefügeinhomogenitäten)
-Körper verhält sich bis zum Bruch linear elastisch
-Bruch geht von Oberflächen-oder Volumenfehlern aus
-Versagensrelevant ausschließlich Zugspannungen
-Festigkeit durch schwächste Stelle bestimmt

86

Theorie hinter Weibull-Statistik

"Modell des schwächsten Gliedes"
Prinzip: Kette (versagt, wenn schwächstes Glied bricht)

Bauteil wird in kleine Volumenelemente zerlegt: Versagenswahrscheinlichkeit bestimmt durch jedes einzelne Volumenelement

87

Weibull-Gleichung

F=1-exp(-(Veff/V0)*(sigmac/sigma0)^m)
F=Ausfallwahrscheinlichkeit

88

6 Schritte der Weibull-Statistik

1. Bruchspannungen (Biege/Zugversuch) bestimmen (Probe 1-n)
2. Bruchwahrscheinlichkeiten zuordnen
3.Weibull-Gleichung 2mal logarithmieren
4. Erstellen des doppelt logarithmischen "Weibull-Diagramms"
5. Graphische Ermittlung Weibull-Parameter
6. Entlogarithmierung

89

Was sagt der Weibull-Parameter m aus?

m=Maß für die Zuverlässigkeit eines Bauteils

großes m: Streuung der Festigkeitswerte klein
kleines m: Streuung der Festigkeitswerte groß

90

Über welche Formel erlaubt Weibull-Statistik Extrapolation auf Bauteile anderer Volumina?

sigma1=sigma2*(V2/V1)^(1/m)

Größere Bauteile haben geringere Festigkeiten: Wahrscheinlichkeit für kritische Fehler größer

91

Methoden zur Risikominimierung für Versagen eines ausgelieferten Teils

-Proof-Test: Spannung anlegen und versagende aussortieren
-Werkstoffoptimierung: Materialverhalten enger gestalten
-Zerstörungsfreie Prüfung: Ultraschallmikroskopie usw.

92

Über welche Mittel kann man Gefügefehler beherrschen?

-Verwendung hochreiner Pulver (99,9....%)
-Verwendung extrem feiner Pulver (<10mikrom)
-sorgfältige Aufbereitung (<<1mikrom)
-sorgfältige Formgebung
-Kontrolle des Sinterprozesses:
+Vermeidung von Kornwachstum
+geringe Restporosität
+Vermeidung von Porenwachstum
-Sorgfältige Endbearbeitung

93

Zu welcher Veränderung führt eine Beherrschung der Gefügefehler?

Große Defekte treten nicht mehr auf.
Wahrscheinlichkeit für sehr kleine Defekte steigt.

94

Worauf zielen Verstärkungsmechanismen ab?

Bruchenergie eines Werkstoffes durch entsprechende Gefügeoptimierung zu erhöhen.

95

Strategien bei Verstärkungsmechanismen

-Bruchfläche erhöhen
-Riss ablenken
-Riss stoppen
-Rissflanke zusammenhalten
-Zugspannungen abbauen
-Druckspannungen aufbauen

Die meisten führen zu mehrphasigem Gefüge (Dispersionskeramik, Verbundwerkstoff)

96

Wie kann man beispielsweise Zugspannung in einem Gefüge minimieren?

Indem man mehr Poren einbaut.
Ausgehend von einem atomar scharfen Riss wird die Spannung bei treffen auf Pore um einige Zehnerpotenzen gesenkt.
Wichtig: E-Modul sinkt! Porendurchmesser darf nicht krit. Länge erreichen

97

Wie funktioniert Partikelverstärkung/Rissfrontbiegung?

Energie verbrauchender Schritt: Aufbau einer Gegenspannung (Linienspannung) in Gegenrichtung zur Rissausbreitung.

Vorraussetzung: Riss bleibt an der Teilchenkette hängen

98

Was muss man bei der Verstärkung mit duktilen Teilchen beachten?

R-Kurven Effekt.
-Es kommt zu lokal unterschiedlichen Bruchwiederständen.
-Teilchen werden zunächst vom Riss umgangen.
-Anschließend elastisch, später plastisch verformt, bevor sie reißen

99

Prinzip und Idee der Rissablenkung

-Prinzip: Aufbau innerer Spannungen durch Teilchen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizient.
-Idee: Herstellung eines Verbundwerkstoffes, Nutzung der Wärmeschwindung beim Abkühlen von Sintertemperatur.

100

Worauf beruht die Rissablenkung grundsätzlich?

Riss trifft auf ein Hindernis, wird gestoppt und anschließen um einen best. Winkel abgelenkt.

Spannung verringert sich um:
sigmayy=sigmaex*cos(phi)

101

Wie kann man Risse, welche nicht auf Teilchen treffen, einfangen?

Diese Risse werden durch innere Spannungen gefangen.

Diese werden automatisch beim Abkühlen von der Sintertemperatur eingebracht.

102

Wo gilt die Sensing-Gleichung?

Im Bereich der Rissablenkung durch bei der Abkühlung eingebrachte Eigenspannung (für kugelförmige isotrope Partikel)

103

Welche drei Fäller treten bei der Rissablenkung an Teilchen auf?

-Fall 1: alphapalpham
radiale Zugspannungen,tangentiale Druckspannungen
-Fall 3 alphap=alpham
nur E-Modul Effekte

104

Wann und in welcher Art und Weise kommt es zu Rissverzweigung?

-alphateilchenalphaMatrix: tangentiale Mikrorisse

105

vier Arten von Energie für atomare Transportmechanismen

- chemische E. (Erniedrigung chem. Potenzial --> Reaktion, Oxidation...)
- elastische E. (Verzerrung-->Spannung/Dehnung)
- Oberflächenenergie (Erniedrigung Gesamtoberfläche)
- Grenflächenenergie (Verringerung Grasflächen (Kornwachstum))

106

was charakterisiert Transportmechanismus Verdampfung&Kondensation?

- wirkt im Anfangsstadium des Sinterns
- Körner sind konvex, Sinterhälse konkav--> wachsen auf Kosten der Körner radial
- Verschlankung und Kettenbildung

107

Was gild für das Kornwachstum nach dem Prinzip der Verdampfung&Kondensation?

entweder Bildung von kugeligen Teilchen (Minimierung Oberflächenenergie durch gesingste Fläche) oder Bildung von facettierten Kristallen (Minimierung Oberflächenenergie durch niedrigenergetischste Kristallfläche)

108

Inwiefern gleichen sich Gesetzmäßigkeiten und Triebkraft der Transportmechanismen Verdampfung&Kondensation, Oberflächendiffusion und Korngrenzendiffusion?

Es gelten die gleichen Gesetzmäßigkeiten.
Triebkräfte unterschiedlich:
V&K: Dampfdruckunterschied
Oberfl.diff.: Oberflächenspannung
Korngr.diff.: Grenzflächenspannung

109

Was passiert bei der Korngrenzendiffusion?

Korngrenzen wandern in Richtung ihrer Krümmungsradien.
Tatsächlich diffundieren Atome in die Gegenrichtung

110

Was passiert bei der Korngrenzendiffusion wenn Oberflächen und Grenzflächen kombiniert werden?

Es kommt zum Einbau von Leerstellen (Situation des Sinterhalses)

111

Was passiert bei der Entstehung eines Sinterhalses?
Was sind die Triebkräfte?

Leerstellen werden in eine Verengung (Sinterhals) eingebaut. Es entsteht ein Leerstellen-Konzentrationsgradient
Triebkräfte: Ausgleich chem. Konzentrationsgradienten, Relaxation der Oberflächenspannungen

112

Arten Porosität

geschlossene (Porenraum ohne Verbindung nach außen)
offene (durchströmbarer Porenraum)
Beim Sintern nimmt die geschlossene Porosität zu

113

was charakterisiert Volumendiffusion?

Effektivster Mechanismus des Materialtransports.
Wird genutzt um Schwingung herbeizuführen.

Partikel->Diffusionsgeschwindigkeit:
- Ionen->sehr schnell
- Kationen&Anionen->unterschiedlich(nur gemeinsam!)
- Sauerstoff->am langsamsten