Keramik: Einführung in keramische Werkstoffe Flashcards
Was sind Eigenschaften keramischer Werkstoffe?
- anorganisch
- nichtmetallisch
- in Wasser schwer löslich
- werden aus Pulver durch Formgebung und eine Temperaturbehandlung (Sintern) hergestellt
Was sind Vorteile keramischer Werkstoffe?
- geringe elektrische Leitfähigkeit
- geringe thermische Leitfähigkeit & hohe Temperaturfestigkeit
- hohe Korrosionsbeständigkeit
- hoher Verschleißwiderstand
Wo wird die geringe elektrische Leitfähigkeit genutzt?
- Isolatoren (Porzellan)
- Zündkerzen (Alumnimiumoxid, Al2O3)
- Platinen (Aluminiumoxid, Al2O3)
Wo wird die geringe thermische Leitfähigkeit & hohe Temperaturfestigkeit genutzt?
- Isolationsschutz in Brennkammern (Aluminiumoxid, Al2O3)
- Lüfterrad für Öfen (Siliziumcarbid SiC)
- Wärmetauscher (Siliziumcarbid SiC)
- Lambda-Sonden (Zirkonoxid) –> kann Sauerstoff Ionen leiten
Wo wird die hohe Korrosionsbeständigkeit genutzt?
- Medizinische Anwendungen –> Implantate
- Membranen für chemische Anlagen
Wo wird der hohe Verschleißwiderstand genutzt?
- Produktionstechnik (Siliziumnitrid, Hartmetall)
- Textilverarbeitung
- Wälzlager (Siliziumnitrid)
Was sind Nachteile keramischer Werkstoffe?
Sprödigkeit (energiearmer Bruch):
- geringe Zugfestigkeit bei RT
- Lokale Spannungsspitzen führen zum Versagen –> keine Kompensation durch elastische Verformung
- kleine herstellbedingte Fehler bestimmen das Versagen
Streuung der Festigkeit:
-es wird die Versagenswahrscheinlichkeit beim WK angegeben
Unterkritisches Risswachstum:
- Versagen nach einer bestimmten Betriebszeit
- -> Wachstum von Mikrorisse führen zum Bruch
In welche Werkstoffgruppen kann man Keramiken einteilen?
–> meist metallische Komponente + nicht-metallische Komponente
Anwendungsfelder Keramik
Aus welchen Schritten besteht die Herstellung von Keramiken
- Rohstoffaufbereitung
- Formgebung
- Sintern (Brand)
- Nachbehandlung (Vererdlung)
Rohstoffaufbereitung + Feuchte
- Mischen (bei unterschiedlichen Komponenten)
- Homogenisieren (gleiche Korngrenze des Pulvers)
- Zerkleinern (bei zu großen Körnern)
Feuchtigkeitunterscheidung:
- Nassaufbereitung > 25% Feuchte (Schlicker)
- Feuchtaufbereitung 3-25% Feuchte
- Trockenaufbereitung < 3% Feuchte
Welche Formgebungsverfahren gibt es?
- Schlickerguss
- Folienguss
- Spritzguss
- Stangpressen
- Uniaxiales Trockenpressen
- Kalt-isostatisches Pressen
In welchen Schritten werden bei der Keramikherstellung Temperaturänderungen genutzt?
- Trocken –> Bei Feucht- oder Nassaufbereitung
- Ausbrennen –> Entbinden plastifizierbarer Massen
- Vorbrennen –> Bei indirekter Formgebung benötigt
- Sintern –> Pulver wird zu einem Festkörper konsolidiert
- Festphasensintern (einphasig/mehrphasig)
- Flüssigphasensintern
Aus welchen Schritten besteht das Sintern?
- Aufheizen auf Sintertemperatur (TSinter < TS)
- Halten
- Abkühlen
Wie ändert sich die Dichte beim Sintern?
- relative Dichte steigt auf 100% während des Haltens
- relative Dichte = Dichte gemessen/ Dichte theoretisch, wenn WK als reiner Körper vorliegen würde
