Superhard Materials & Abrasiva Flashcards
(25 cards)
Ritzhärte nach Mohs
sehr ungenaue Methode; grobe, nichtlineare Unterteilung von 1-10, Anwendung nur in der Mineralogie
Eindruckhärten
Diamant- oder Stahlobjekt (Pyramiden, Kegel, Kugel) wird unter Last in die Probe gedrückt
Härtezahl H
wird aus Last und Größe des Eindrucks berechnet; Angabe in GPa oder ohne Dimensionsangabe als Härtezahl: Härtezahl 1000 (kg/mm²) = 9.81 GPa
-> Vickers, Knoop, Brinell, Rockwell
Vickers Hv
Diamant-Pyramide
Hv = 3.2 Hm³ für Mohs 1-9
Brinell Hb
Stahl-Kugel
Rockwell HR
Diamant-Kegel –> direkt ablesbar
Schleifhärte
Rosiwal
Härte
Widerstand eines Körpers gegen das Eindringen eiens Probekörpers in seine Oberfläche und gegen seine plastische Verformung
- > Je höher die Härte, desto geringer ist die plastische Deformation eines Körpers
- > Härte steigt mit abnehmender Kompressibilität bzw. zunehmendem Kompressionsmodul (bulk modulus K)
- -> große Härte erwartet man daher für hochkoordinierte Strukturen mit kurzen bevorzugten kovalenten Bindungen
Hartstoffe
- Hv > 10 GPa
- hoher Schmelzpunkt
- hohe Verschleißfestigkeit
- chemische Beständigkeit
Superhartstoffe
- Hv > 40GPa
Ursachen von realer/extrinsischer Härte
- Fortpflanzung von Versetzungen
- Vervielfältigung von Versetzungen
- Risswachstum
- gelöste Fremdatome
- Korngrenzenverfestigung bei abnehmender Korngröße
Design idealer Hartstoffe
- hohe intrinsische Härte der Komponenten
- optimale Kristallitgröße > 20nm
- Kristallite in amorpher Matrix
Metallische Hartstoffe
- hochschmelzend (Ts > Ts der Ausgangsmetalle)
- metallischer Charakter
- elektrische Leitfähigkeit
- > Carbide, Nitride, Carbonitride, Boride, Silicide der Übergangsmetalle
Nichtmetallische Hartstoffe
- Isolatoren
- hoher Ts
- hohe Härte
- relativ geringe Dichte
- erhöhte Bruchzähigkeit
- > Carbinde, Nitride, Oxide von Hauptgruppenelementen + einige Modifikationen der reinen Elemente
Cerments
gesinterte Mischungen von Metallen mit zumindest einer keramische Phase
Nanocomposites and Superhard Coatings
Kristallite in amorpher Matrix, Hvtot > Hvi -> Gesamthärte höher als die der Einzelkomponenten
Schleifmittel, Abrasiva
umfassen diejenigen Hartstoffkörner, meist gebunden in Schleifwerkzeugen, die zur Erzielung eines Werkstoffabtrages genutzt werden.
Man unterscheidet natürliche (Quarz, Korund, Schmirgel) und synthetische Kornwerkstoffe (Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, kubisches Bornitrid, Diamant)
Wichtige Eigenschaften von Abrasivstoffen:
- hohe Härte
- Zähigkeit und Druckfestigkeit
- scharfkantiges Splittern
- Korngröße und Kristallform
- Beschichtung
- chemische Resistenz
- thermische Beständigkeit
- gute Wärmeleitfähigkeit
- Art und Härte der Bindung
- Farbe
- Kosten
wichtige Hart/Abrasivstoffe
- Korund
- WC
- SiC
- TiC
- c-BN
- Diamant
- Cr2O3
- CeO2
natürliche Abrasiva
- Talk
- Holzkohle
- Calcit
- Zirkonsand
- Schmirgel (Korund/Mangetit/Hämatit)
- Korund
historische Abrasiva
- Kork
- Haifischhaut
- Knochenasche
- Maiskolbenschrot
- Schachtelhalm
- Bambus
Diamant c nat/synt
- Steinbearbeitung
- Baugewerbe
- Bearbeitung von Nicht-Fe-Metallen & Nichtmetallen
- geologische Bohrungen
c-BN (kub. Bornitrid, syn)
- Bearbeitung Fe-hältiger Metalle
- bes. Werkzeug- und Hartstähle
- Herstellung von Hochpräzisions-Komponenten in der Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie
- Bearbeitung von Hartgusseisen
Korund Al2O3 nat/synt
- Bearbeitung aller Arten von Stählen
- in Mischungen mti anderen Abrasivstoffen, z.bB. mit ZrO2 für Freihandschleifen
