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KERAMISCHE
KONSTRUKTIONSWERKSTOFFE
ARBEITSUNTERLAGEN ZUR VORLESUNG
von
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jürgen G. Heinrich
3. Auflage 2007
INHALTSVERZEICHNIS
1. EINLEITUNG
2. AUFBAU UND EIGENSCHAFTEN IM VERGLEICH MIT ANDEREN
WERKSTOFFGRUPPEN
2.1 Bindungsarten und Kristallstrukturen [1]
(siehe Manuskript „Grundlagen der Keramik I“)
2.2 Physikalische Eigenschaften [2]
2.3 Mechanische Eigenschaften [2]
2.2.1 Elastizität
2.2.2 Bruchverhalten
2.2.3 Hochtemperaturplastizität
2.4 Thermische Eigenschaften [2]
2.3.1 Spezifische Wärme
2.3.2 Thermische Dehnung
2.3.3 Thermische Leitfähigkeit
2.3.4 Thermoschockverhalten
2.5 Chemische Eigenschaften [1]
2.4.1 Korrosion
2.4.2 Oxidation
2.6 Eigenschaften spezieller Werkstoffgruppen [3,4,8]
2.5.1 Silikatkeramik
2.5.2 Oxidkeramik
2.5.3 Nichtoxidkeramik
2.5.4 Verbundwerkstoffe
3. BAUTEILHERSTELLUNG
(siehe Manuskript „Technologie der Keramik“)
3.1 Pulveraufbereitung [5]
3.1.1 Pulverherstellung
3.1.2 Zerkleinern und Klassieren
3.1.3 Granulieren
3.2 Formgebung [2,3,5]
3.2.1 aus Suspensionen (gießen)
3.2.2 plastisch (extrudieren)
3.2.3 trocken (pressen)
3.2.4 andere
3.3 Thermische Prozesse [2,3,5]
3.2.1 Trocknen
3.2.2 Organik Ausheizen
3.2.3 Sintern
3.4 Endbearbeitung [6]
3.4.1 Schleifen, Polieren, Honen
3.5 Fügetechnik
4. DESIGN KONZEPTE [2,7]
4.1 Keramikgerechte Konstruktionsprinzipien
4.2 Zuverlässigkeit keramischer Bauteile
(siehe Manuskript „Grundlagen der Keramik II“)
4.3 Anwendungsbeispiele
4.3.1 Maschinenbau (Drahtziehkonen, Schneidkeramik, Gleitringe,
Pumpenräder)
4.3.2 Textilindustrie (Fadenführer)
4.3.3 Haushaltstechnik (Wasserdichtscheiben)
4.3.4 Medizintechnik (Hüftgelenke, Zahnimplantate)
4.3.5 Luft- und Raumfahrt
4.3.6 Straßenbau (Steinzeugrohre)
4.3.7 Energietechnik (Brennhilfsmittel, Wärmetauscher,
Solarreceiver)
4.3.8 Automobilbau (Zündkerze, Katalysator, Ventile, Turboladerrotor)
5. LITERATUR
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
D.R. Askeland: Materialwissenschaften. Spektrum Akademischer Verlag,
Heidelberg, Berlin, Oxford, 1994.
D.W. Richerson: Modern Ceramic Engineering. Marcel Dekker Inc., New York,
Basel, 1982.
M.F. Ashby, D.R.H. Jones: Ingenieurwerkstoffe. Springer Verlag Berlin,
Heidelberg, New York, Tokyo, 1986.
H. Salmang, H. Scholze: Keramik. Springer Verlag, Berlin-Heidelberg, New
York, Tokyo, 1983.
J.S. Reed: Principles of Ceramic Processing. John Wiley & Sons Inc., New
York, 1988.
G. Warnecke, T. Hollstein, W. König, G. Spur, H.K. Tönshoff: Schleifen von
Hochleistungskeramik. Verlag TÜV Rheinland, 1994.
H.-D. Tietz: Technische Keramik. VDI Verlag, Düsseldorf, 1994.
R. Stevens: Introduction to Zirconia. Magnesium Electron Ltd. No. 113, 1986
1. Einleitung
Typische Seilkonstruktionen
Abb. 1.1
Dachkonstruktion des deutschen
Pavillons bei der Weltausstellung
in Montreal
Typische Holzkonstruktionen
Abb. 1.2
Typische Holzkonstruktionen
Abb. 1.3
Typische Steinkonstruktionen
Abb. 1.4
Gerissener Steinbalken
Abb. 1.5
Alte Römerbrücke aus Stein in Alcantara
Abb. 1.6
Eisenbahnbrücke über den Fifth of Forth
Abb. 1.7
Akashi Kaikyo Brücke in Japan
Abb. 1.8
T-verteilung an der Unterseite des Spaceshuttles beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre
Abb. 1.9
Hitzeschutzschild des Spaceshuttles (3)
Abb. 1.10
HDT-Leitkranzsegment in Hybridbauweise
Abb. 1.11
Abb. 1.12
Bremssysteme mit keramischen Bauteilen
Flugzeug
PKW
Grobraster mit qualitativer Zuordnung keramischer Serienbauteile
Mat.komb.
D
Textilmaschinen
Fadenführer
Bearbeitungstechnik
Schneidkeramik
Scheren
Papiermaschinen
Siebbeläge
Maschinenelemente
Lager, Dichtungen
Pumpen
Umformtechnik
Ziehkonen, Aufweitdorne
Drahtziehkonen
Humanmedizin
Gelenke
Zahnersatz
Elek trotechnik /Elek tronik
Isolatoren
Sensoren/Kondensatoren
Chip carrier
Automobilindustrie
Zündkerzen, -Sonde
Glühstift/Wirbelkammer
Katalysatorträger
Brennhilfsmittel
Keramikfertigung
HT-Ofentechnik
Isolation (Heizleiter)
Verbrennungstechnik
Ölbrenner
Abgasreinigung
Labortechnik
Labortische, -becken
Absaugkanäle
X
k
X
X
X
X
X
X
X
(X)
X
X
X
X
X
X
X
X
X
g
Einf.
Geom.
T
X
X
X
X
X
Volumen
m
X
X
X
X
X
X
X
(X)
(X)
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
(X)
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
(X)
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
(X)
X
X
X
X
X
X
X
R/V
X
X
X
X
X
T
X
X
X
X
X
X
X
X
Tab. 1.1
2.2 Physikalische Eigenschaften
Schmelztemperaturen von keramischen, metallischen und organischen Materialien [2]
Material
Schmelztemperatur
in C
Mullit
Al 2 O 3
Polystorol
Polymethyl Methacrylat
Na
Polyethylen
Nylon 6 (sublimiert)
Polyamid
Teflon
B2O3
Al
NaCl
Ni-Legierung (Hastelloy X)
Co-Legierung (Haynes 25)
Edelstahl (304)
Fused SiO 2
Si 3 N 4 (sublimiert)
Material
98
120
Spinell
B4C
260
290
SiC (sublimiert)
BeO
ZrO 2 (stabilisiert)
460
660
801
1300
ca. 1650
MgO
WC
UO 2
TiC
ThO 2
Tab. 2.2.1
Schmelztemperatur
in C
1850
2050
2135
2425
2570
2620
2775
2800
3100
W
3300
3370
C
3500
HfC
3890
Spezifisches Gewicht von keramischen, metallischen und organischen Materialien [2]
Material
Zusammensetzung
Dichte
in kg/m³
Material
Tab. 2.2.2
Zusammensetzung
Dichte
in kg/m³
-Aluminiumoxid
-Al2O3
3,95
Spinell
MgAl2O4
3,55
-Aluminiumoxid
-Al2O3
3,47
Eisen/Aluminium-Spinell
FeAl2O4
4,2
AlN
Al6Si2O13
3,26
Magnetit
FeFe2O4
5,2
3,23
Hafniumoxid
HfO2
9,68
B4C
2,51
Spodumene
LiAlSi2O6
3,2
BN
BeO
BaTiO3
2,20
3,06
Cordierit
Magnesiumoxid
Mg2Al4Si5O18
2,65
3,75
5,80
Forsterit
C
3,52
Quarz
SiO2
2,65
Tridymit
SiO2
2,27
Aluminiumnitrid
Mullit
Borcarbid
Bornitrid
Berylliumoxid
Bariumtitanat
Diamant
Kohlenstoff
MgO
Mg2SiO4
3,2
Fluorit
C
CaF2
3,18
Cristoballit
SiO2
2,32
Ceroxid
CeO2
7,30
Siliciumcarbid
3,17
Chromoxid
Cr2O3
5,21
Siliciumnitrid
SiC
Si3N4
3,19
2.3 Mechanische Eigenschaften
Schematische Darstellung eines Oberflächenfehlers [1]
Abb. 2.3.1
Spannungsverlauf in Abhängigkeit der bruchauslösenden
Fehlergröße bei Keramik und Metall
c 
K IC
ac  Y
Abb. 4. 7
Abb 2.3.2.
Abb.
2.3.2
Festigkeitswerte in Abhängigkeit von der Temperatur [1]
750
1500
Abb. 2.3.3
2250
Temperatur [ C]
Festigkeits- Dichte- Verhältnis ausgewählter Materialien [1]
Material
Festigkeit Dichte
in N/mm² in g/cm³
Polyethylen
6,9
Reinaluminium
45,0
Aluminiumoxid
207,0
Epoxidharz
103,0
warmbehandelter legierter Stahl 1655,0
warmbehandelte Al-Legierung
593,0
Kohlenstoff- Kohlenstoff- Verbund 414,0
warmbehandelte Ti-Legierung
1172,0
Kevlar- Epoxid- Verbund
448,0
Kohlenstoff- Epoxid- Verbund
552,0
0,8
2,7
3,1
1,4
7,7
2,7
1,8
4,4
1,4
1,4
Tab. 2.3.1
Festigkeit / Dichte
in Nm/g
8,6
16,6
69,0
74,0
215,0
220,0
230,0
266,0
320,0
394,0
Spannungs-Dehnungs-Verhalten von Materialien unterschiedlicher Duktilität [1]
Spröde
Spannung
Mäßig duktil
Sehr
duktil
Dehnung
Abb. 2.3.4
Abb. 2.3.5
Spannung in N/mm²
Spannung in psi
Spannungs-Dehnungs-Kurve einer Aluminium-Legierung [1]
Dehnung in mm/mm
Elastizitätsmodul unterschiedlicher Werkstoffe [3]
Keramik
Metalle
Diamant
WC, SiC, Al2O3,
Si3N4
MgO
ZrO2
Mullit
SiO2
Fensterglas
Alkalihalogenide,
Zement, Beton
Graphit
Kunststoffe
obere Grenze
Cermets
Osmium
Wolfram
Molybdän
Nickel
Eisen, Stahl
Titan
Aluminium
KFK
Zink
Zinn
Magnesium
Fiberglas
GFK
Blei
Eis
E in GN/m²
Verbundwerkstoffe
Melamine
Polyimide
PMMA
Holz parallel
zur Faser
Polysteren
Nylon
Epoxydharz
(hohe Dichte)
Polyethylen
(niedrige
Dichte)
Polypropylen
Gummi
PVC
Schaumstoff
Holz senkr.
zur Faser
Abb. 2.3.6
Einfluss der Temperatur auf den E-Modul [2]
Abb. 2.3.7
Temperatur in F
E-Modul in psi
E-Modul in GPa
Temperatur in C
Fließgrenze Rp unterschiedlicher Werkstoffe [3]
Keramik
Metalle
Kunststoffe Verbundwerkstoffe
Diamant
SiC
Si3N4
Quarzglas
Al2O3, NC
Rp0,2 in MN/m²
Fensterglas
MgO
niedr.leg. Stahl
Kobalt-Leg.
BFK
KFK
Alkalihalogenide
Austen. Stahl
Ti-Leg.
Cu-Leg.
Baustahl
Al-Leg.
Eis
Zement, nicht
armiert
handelsübl.
Reinmetalle
Blei-Leg.
gezogenes PE
gezogenes
Nylon
Kevlar
PMMA
Nylon
Epoxidharz
P.S., P.P.
Polyurethan
Polyethylen
hochreine
Metalle
Schaumstoffe
Beton,
armiert
GFK
Holz, parallel
zur Faser
Holz, senkrecht
zur Faser
Abb. 2.3.8
Schematischer Verlauf einer Kriechkurve [1]
Dehnung =>
Elastische Dehnung =>
Kriechgeschwindigkeit =>
Abb. 2.3.9
-T-Einfluß auf die plastische Verformung
Abb. 2.3.10
Spannungsabhängigkeit der stationären Kriechgeschwindigkeit verschiedener Werkstoffe [2]
Abb. 2.3.11
Temperaturabhängigkeit der stationären Kriechgeschwindigkeit verschiedener Werkstoffe [2]
Abb. 2.3.12
2.4 Thermische Eigenschaften
Temperaturabhängigkeit der Molwärme von Metallen und keramischen Stoffen [1]
Abb. 2.4.1
Spezifische Wärme ausgewählter Stoffe bei 27 °C [1]
Ni
0,444
Si
Ti
W
Zn
0,703
0,523
0,134
0,389
Metalle
Keramik
1,020
Polymere
Mg
Material
Etc.
Al
Cu
B
Fe
Pb
Spezifische Wärme
in J/(g*K)
0,900
0,385
1,030
0,444
0,159
Material
Al2O3
Diamant
SiC
Si3N4
SiO2
Polyethylen
hoher Dichte
Polyethylen
geringer Dichte
Nylon-6,6
Polystyrol
Wasser
Stickstoff
Tab. 2.4.1
Spezifische Wärme
in J/(g*K)
0,840
0,520
1,050
0,710
1,110
1,840
2,300
1,670
1,170
4,180
1,040
Thermal Conductivity (cal/sec*cm²*°C*cm)
Wärmeleitfähigkeit ausgewählter Stoffe als Funktion der Temperatur [2]
Temperature (°F)
Platinum
Graphite
Bonded
SiC
Pure Dense BeO
Pure Dense MgO
Fire-Clay
Refractory
Clear Fused
Silica
Dense Stabilized ZrO2
Polyehtylene
Polystyrene
Pure
Dense
Al2O3
2800°F
Insulating
Firebrick
2000°F
Insulating
Firebrick
Powdered MgO
Temperature (°C)
Abb. 2.4.2
Ausdehnungskoeffizient ausgewählter Stoffe bei Raumtemperatur [1]
Material
Tab. 2.4.2
Material
Al
Lin. therm.
Ausdehnungskoeff.
in 10-6/K
25,0
Epoxydharz
Lin. therm.
Ausdehnungskoeff.
in 10-6/K
55,0
Cu
16,6
6,6-Nylon
80,0
Fe
12,0
6,6-Nylon-33% Glasfaser
20,0
Ni
13,0
Polyethylen
100,0
Pb
29,0
Polyethylen-30 % Glasfaser
48,0
Si
3,0
Polystyrol
70,0
W
4,5
Al2O3
6,7
1020-Stahl
12,0
Quarzglas
0,6
3003-Al-Legierung
23,2
ZrO2, teilstabilisiert
10,6
Graues Gusseisen
12,0
SiC
4,3
Invar (Fe-Ni(36%))
1,5
Si3N4
3,3
Nichtrostender Stahl
17,3
Sodakalkglas
9,0
Gelbmessing
18,9
Thermische Ausdehnungskoeffizienten einiger anisotroper Keramiken [2]
Material
Kohlenstoff
Al2TiO5 (Aluminiumtitanat)
CaCO3 (Kalkspat)
Al2O3
3Al2O3*2SiO2 (Mullit)
TiO2
ZrSiO4
SiO2 (Quarz)
LiAlSi2O6 ( -Spodumen)
LiAlSiO4 (Eukryptit)
Tab. 2.4.3
Lin. therm. Ausdehnungskoeffizient in 10 -6/K
Normal zur C-Achse
Parallel zur C-Achse
1,0
27,0
-2,6
11,5
-6,0
25,0
8,3
9,0
4,5
5,7
6,8
8,3
3,7
6,2
14,0
9,0
6,5
-2,0
8,2
-17,6
Wärmedehnung unterschiedlicher Werkstoffe [2]
Abb. 2.4.3
Volumenausdehnung von Cristoballit, Quarz und ZrO2 [2]
Abb. 2.4.4
2.5 Chemische Eigenschaften
Oxidationsverhalten von Si3N4 und SiC [2]
Abb. 2.5.1
Gewichtsverlust eines Si-haltigen Feuerfeststeins nach 50 h in 100 %-iger H2-Atmosphäre [2]
Abb. 2.5.2
Korrosion von Al2O3 in CaO-Al2O3-SiO2 Schmelze [2]
A Einkristall; 1550 °C
B rotierende Einkristallscheibe;
1200 U/min; 1410 °C
C Einkristall; 1500 °C; erzwungene
Konvektion
D Polykristall; 1500 °C; erzwungene
Konvektion
E Einkristallscheibe; 1200 U/min;
1500 °C
Time (seconds)
Abb. 2.5.3
Korrosionsverhalten von SiC in Salzschmelzen [2]
Hydrogen
No reaction or
material loss
High PO2
passive oxidation, form
protective SiO2 layer
SiO2 layer
provides protection
accelerated corrosion,
formation of soluble
ionic species
active corrosion,
SiO2 scale absent or
ruptured, SiO produced
and forms soluble
ionic specie
Low PO2
active oxidation, SiO
and CO form
at SiC surface
Abb. 2.5.4
2.6 Eigenschaften spezieller
Werkstoffgruppen
Tonkeramische Werkstoffe [4]
Abb. 2.6.1
Werkstoffe im System Feldspat – Quarz - Kaolin [4]
Abb. 2.6.2
Änderung von offener Porosität, spezifischer Oberfläche und mittlerem Porenradius einer
Steingutfliese mit der Brenntemperatur [4]
Abb. 2.6.3
Feuchtigkeitsdehnung eines Dachziegels in Abhängigkeit von der Brenntemperatur [4]
1 nach 90 d in 65 % rel. Feuchte
2 nach 2 h in Sattdampf von 15 atü
3 nach 30 h in Sattdampf von 15 atü
Abb. 2.6.4
Einteilung oxidischer feuerfester Erzeugnisse [4]
Bezeichnung
Kennzeichnender Bestandteil in Gew.-%
Tab. 2.6.1
Weitere Unterteilung
Silikasteine
SiO2
Gütewerte nach Verwendungszweck
Tondinassteine
Saure Schamottesteine
93 > SiO2
85 > SiO2
10 Al2O3 < 30
30 Al2O3 < 45
Nach Feuerfestigkeit
Schamottesteine
Gütewerte nach Verwendungszweck
Nach Al2O3-Gehalt
Nach Kegelfallpunkt (SK)
30/31
32/33
33/34
34
Hochtonerdehaltige Steine
45
56
Basische Steine
MgO
Tonerdereiche Steine
Sonstige Steine
O3 < 56
2O3
2
Cr2O3
Forsterit
Dolomit
Nach Al2O3-Gehalt
Nach dem Hauptrohstoff, z.B. Korund-,
Bauxit-, Mullit-, Silimanitsteine
Magnesitsteine
Magnesitchromsteine
Chrommagnesitsteine
Chromitsteine
Forsteritsteine
Dolomitsteine
z.B. Zirkonsteine und weitere Typen
Druckerweichungskurven einiger feuerfester Erzeugnisse [4]
Abb. 2.6.5
(Druck 2 kp/cm², Höhe 50 mm)
Mittlere spezifische Wärme einiger feuerfester Erzeugnisse [4]
Abb. 2.6.6
Mittelwerte der Wärmeleitfähigkeit einiger feuerfester Erzeugnisse [4]
Abb. 2.6.7
Tab. 2.6.2
Eigenschaften einiger synthetischer Oxide [4]
Oxid
SchmelzDichte
temperatur
g/cm³
C
Ausdehnungs- E-Modul TorsionsDampfdruck
koeffizient
*10 -6 modul *10 -6 bei 2000 C
/1500*10 6 grd -1 kp/cm²
kp/cm²
atm
9,8
4,0
1,6
1*10 -6
15,0
3,2
1,4
1*10 -4
13,8
1*10 -5
13,3
4,1
1,6
1*10 -7
BeO
MgO
CaO
Al 2O 3
3,01
3,58
3,36
3,98
2570
2800
2560
2050
ZrO 2
5,56
2690
2,0
1,9
0,7
1*10 -8
HfO 2
9,68
2840
7,1
-
-
1*10 -8
ThO 2
10,00
3300
10,1
2,4
0,9
1*10 -8
Ausdehnungsverhalten von ZrO2 [4]
Abb. 2.6.8
rein
5 Mol.-% CaO
19,8 Mol.-% CaO
ZrO2-CaO-Phasendiagramm
Abb. 2.6.9
ZrO2-Verstärkungsmechanismus in Al2O3-Matrix (schematisch) [8]
Abb. 2.6.10
KIC in MN/m3/2
Flexural Strength in MN/m²
Bruchzähigkeit und Festigkeit in Abhängigkeit der Volumenanteile von ZrO 2 in Al2O3-Matrix [8]
Volume Fraction ZrO2 in Al2O3-Matrix
Abb. 2.6.11
Eigenschaften einiger nichtoxidischer Substanzen
Substanz
Kohlenstoff
Graphit
Diamant
Carbide
Be2C
B4C
SiC
TiC
ZrC
HfC
TaC
WC
BN
BN
AlN
Si3N4
TiN
ZrN
TiB2
ZrB2
Ti5Si3
MoSi2
BaS
CeS
ThS
CaF2
Nitride
Boride
Silicide
Sulfide
Fluoride
SchmelzKristallsystem temperatur
C
hexagonal
kubisch
amorph
kubisch
rhomboedrisch
hexagonal
kubisch
kubisch
kubisch
kubisch
hexagonal
hexagonal
kubisch
hexagonal
hexagonal
kubisch
kubisch
hexagonal
hexagonal
hexagonal
tetragonal
kubisch
kubisch
kubisch
kubisch
3800 1)
3800 1)
2150
2450
2300 1)
3140
3420
3890
3880
2780
3000 1)
2300 1)
1900 1)
2950
2980
2900
2990
2120
2030
> 2200
2450
> 2200
1360
Tab. 2.6.3
WärmeElektr.
Dichte Lin. Ausdehnungs- E-Modul
(20
C)
koeffizient
leitfähigkeit
Widerstand
(20 C)
(25/1000 C)*104
(20 C)
(20 C)
*10-4
g/cm³
-1
3
grd
kp/cm cal/cm*s*grd
*cm
2,26
1,0...5,0
0,1
0,008...0,550
10-3
-12
3,52
1,0...5,0
9,0
0,330
10
1,50
2,0
0,2
0,020
2,26
7,4
3,5
0,050
10-3
2,52
6,0
4,5
0,070
400
3,21
5,0
4,8
0,140
>5
4,93
7,4
3,2
0,070
7*10-5
-5
6,60
6,7
3,9
0,045
6*10
12,30
6,4
4,0
0,030
4*10-5
-5
14,50
6,3
2,9
0,105
3*10
-5
15,70
5,2
7,3
0,280
2*10
9
10
2,25
3,8
0,9
0,060
3,45
>1010
3,25
6,0
3,5
0,025
105
3,20
2,8
2,2
0,028
109
3*10-5
5,40
9,4
2,8
0,090
-5
7,30
6,5
0,045
2*10
-5
4,50
7,4
3,7
0,065
10
-5
6,10
6,8
3,5
0,055
10
-5
4,30
10,0
5*10
6,20
8,5
3,8
0,075
2*10-5
6
4,30
12,0
10
5,90
0,050
6*10-5
9,50
10,2
2*10-5
15
3,18
25,0
1,5
0,020
>10
1) Sublimation oder Zersetzung
Phasendiagramm von Kohlenstoff
Abb. 2.6.12
Aus: Hausner, Kohlenstoff. In H. Salmang, H. Scholze, Keramik. Springer, Berlin, Heidelberg, New York, 2007.
Vom Graphit- zum Diamantgitter
Graphitgitter
Abb. 2.6.13
Diamantgitter
Eigenschaften verschiedener Kohlenstoffwerkstoffe
GraphitKunsteinkristall
kohle
2,27
1,6...1,85
Elektrographit
1,5...1,8
Pyrographit
2,00...2,26
0...20
5...30
0
5...27
14...20
Raumgewicht
offene
Porosität
g/cm³
Zugfestigkeit
N/mm²
Biegefestigkeit
N/mm²
11...45
15...40
Druckfestigkeit
N/mm²
50...180
50...80
%
100000 (1)
1000 (1)
9...30
4...11
35 (2)
Wärmeaus-1,5 (1)
*105 K-1
3
1,5...6,7
dehnungskoeff.
28,6 (2)
Wärmeleit>400 (1)
W/(m*K)
3...6
40...130
fähigkeit
<4 (2)
spez. Elektr.
0,5*104 (1)
*cm
35...50*104 12...32*104
Widerstand
1*108 (2)
E-Modul*103
N/mm²
100 (20 C)(1)
300 (2700 C) (1)
7...10 (2)
10 (1)
120...190 (2)
100 (1)
350...500 (2)
glasartiger
Kunststoff- Schaum- Kohlenstoff- KohleKohlenstoff
folien
kohlenstoff
fäden
gewebe
0,9...1,1
0,06
1,32...1,99 0,05...0,2 1,4...1,55
0,9...1,1
75...95
10 (1)
25 (1)
-0,8...1,0 (1)
20...30 (2)
200...400 (1)
4 (2)
1,8...5*104 (1)
2...7*107 (2)
Tab. 2.6.4
95
0
630...2800 0,05...0,5 50...100
3
70...210
5
150...300
0,1
42...190
10...35
2,1
170 (1)
4 (2)
0,04
4*108 (2)
5,5*107
2...3,5
0,04...0,35
4...20
10...50*104
(1) parallel zur Oberfläche in der a-b-Ebene senkrecht zu c
(2) senkrecht zur Oberfläche in der c-Achse parallel zu c
Phasendiagramme des Systems Si-C
Abb. 2.6.14
100 at
1 at
Abb. 2.6.15
Zinkblende-Gitter (a) und Wurtzit-Gitter (b)
(a)
(b)
Verfahren zur Herstellung von Karbiden
Verfahren
Synthese aus den Komponenten
(a) durch Schmelzen
(b) durch Sintern
Karburierung mit C enthaltenen Gasen
Tab. 2.6.5
Reaktionsschema
Me(H) + C => MeC + (H 2)
MeO + C => MeC + (CO)
Me + C xHy => MeC + (H 2)
Me + CO => MeC + (CO 2)
Abscheidung aus der Gasphase
Me-Halogenid + C xHy + H 2 =>
MeC + (Halogenwasserstoff) + (C
Me-Carbonyl + H
Umsetzen in Metallschmelzen
Chemische Isolierung der Karbide und
Karbidmischkristalle
Schmelzflußelektrolyse
2
m
Hn) + (H 2)
=> MeC + (CO,CO 2,H2,H 2O)
(Fe) + Me + C => MeC + (Fe)
(Ni) + Me 1 + Me 2 + C => (Me 1,Me 2)C + (Ni)
MeO + Alkalikarbonat + Alkaliborat + Alkalifluorid =>
MeC + (Alkali-Bor-Fluor-Gemenge) + (O 2)
Charakteristik von Siliciumcarbid-Sinterpulvern
Bezeichnung
Herstellungsmethode
Struktur
Gesamtkohlenstoff
(Gew.-%)
O (ppm)
H (ppm)
N (ppm)
Fe (ppm)
Al (ppm)
Spuren (<10ppm)
Spez. Oberfläche
(m²/g)
Literatur
A
SiO 2 + C
B
SiO 2 + C
(Acheson)
Tab. 2.6.6
C
D
CH 3 SiH 3
(Argon)
Si + C
(Wasserstoff)
(Gasphase)
hexagonal
4H, 6H, 15R
kubisch
3C
kubisch
3C
kubisch
3C
30,0
29,4
30,5
30,1
3000
500
300
15
800
Ca,Ti,Cr,V
6800
n.b.
n.b.
n.b.
n.b.
n.b.
4000
n.b.
n.b.
200
100
n.b.
450
650
50
15
Al,Ca,Mg,Cu,Ti
12
10,8
15
22
[14]
[15]
[16]
[17]
Herstellungsschema für Silicium-infiltriertes SiC
SiC
C
C-Binder
Mahlen - Mischen
Trockenpressen
Schlickergießen
Spritzgießen
Isostatisches Pressen
Extrudieren
Silizieren
Diamantbearbeitung
Bauteile
Induktions- oder
Widerstandsofen
1500...2200 C
Abb. 2.6.16
Herstellungsschema für heißgepresstes SiC
SiC-Pulver
Mahlen und Mischen
Sinterzusatz
Gasdichter Behälter
Widerstands- oder
Induktionsheizung
2000...2200 C
Graphitmatrize
Graphitstempel
Diamantbearbeitung
Presskraft
15...40 MN/m²
Bauteile
Abb. 2.6.17
Gefügebilder
Gefügeaufnahme von rekristallisiertem SiC (RSIC)
Abb. 2.6.18
Gefügeaufnahme von drucklos gesintertem SiC (SSIC)
Reaktionsgebundenes siliciuminfiltriertes SiC (SISIC)
Eigenschaften einiger SiC-Werkstoffe
Werkstoff
RSIC
SISIC (RBSIC)
SSIC
HPSIC
SiC-Gehalt
%
100
80...90
98
98
Dichte
g/cm³
2,6...2,7
3,0...3,1
3,10...3,15
3,2
Porosität
%
15...20
<1
<2
< 0,5
Tab. 2.6.7
Wärmeleitfähigkeit
W/(m*K)
50
120
90
80
B
MN/m²
100
300...400
400...600
550...800
Phasendiagramm des Systems Bor-Kohlenstoff
Abb. 2.6.19
Elementarzelle des Borcarbids und Struktur der ikosaedrischen höheren Boride
Abb. 2.6.20
Strukturelement der ikosaedrischen höheren Boride
a) Regulärer B12-Ikosaeder (20 Flächner)
b) Pentagonal-pyramidale, Koordinationspolyeder
der ikosaedrisch gebundenen Boratome
Rhomboedrische Elementarzelle
des Borcarbids B13C2
Atomanordnungen in Siliciumnitrid
Abb. 2.6.21
Verfahren zur Herstellung von Nitriden
Verfahren
Nitrierung von Metalloxiden in Gegenwart
von Kohlenstoff
Nitrierung von Metallen und Hydriden
Umsetzung von Metallchloriden und
Metalloxychloriden mit NH 3
Tab. 2.6.8
Reaktionsschema
MeO + N 2(NH3) + C => MeN + (CO + H 2O + H 2)
Me + N 2(NH3) => MeN + (H 2)
MeH + N 2(NH3) => MeN + (H 2)
MeCl 4 + NH 3 => MeN + (Hcl)
MeOCl 3 + NH 3 => MeN + (HCl + H 2O + H 2)
Zersetzung von Ammoniakverbindungen
NH4MeO 3 + NH 3 => MeN + (H 2O + H 2)
Umsetzung von Oxiden und Calciumnitrid
MeO + Ca 3N2 => MeN + (CaO)
Abscheidung aus der Gasphase
Me-Halogenid + N 2 + H 2 => MeN + (Halogenwasserstoff)
Charakteristik von Siliciumnitridpulvern
A
A
(gemahlen) (ungemahlen)
Pulver
Herstellungsmethode
-Si 3N4 (Gew.-%)
B
Tab. 2.6.9
C
D
Si + N 2
Si + N 2
3
75
7
5
13,5
2,5
0,1
1,2
0,3
1,65
1,05
1,4
0,1
Fe,Al,Ca... (Gew.-%)
0,09
0,39
0,06
1
0,03
Kristalliner Anteil (%)
Spez. Oberfläche (m²/g)
Sinteraktivität *
Hersteller
100
21,5
10,5
H.C. Starck
100
3,7
0,5
H.C. Starck
100
4,8
0,9
Toshiba
O (Gew.-%)
C (Gew.-%)
* Sinteraktivität = (
S-
G)
/(
T
S)
SiO 2 +C+2N 2 3SiCl 4+4NH 3 SiCl 4+6NH 3
mit S:gesintert; G:grün; T:theoretisch
(überw. Mo,Ti,Cl)
60
3,7
1,4
GTE
0
9,1
Toyo Soda
Morphologie der Si3N4-Pulver
Abb. 2.6.22
Abb. 2.6.23
Verfahren zur Herstellung von Si3N4-Bauteilen
Verfahren
Kurzbeschreibung
Ausgangsmaterialien
Verfahrensschritte
Reaktionssintern
RBSN
Si-Pulver
Heißpressen
HPSN
Si3N4-Pulver
+ Zusätze
Formgebung
Nitridierung
Heißpressen
Sintern
SSN
Si3 N4-Pulver
+ Zusätze
Heißisostatisches Pressen
HIPSN
Si3N4-Pulverkörper
+ Zusätze
Formgebung
RBSN-Körper + Zusätze
Sintern
SSN-Körper
SSN-Körper
mit Porosität>5% mit Porosität<5%
Kapseln
Heißisostatisches Pressen
>1750 C, >1h, 2000bar Gasdruck
Endprodukt
Verfahrensmerkmale:
- Schwindung
- Nachbearbeitung
- Restporosität
- Biegefestigkeit
keine
keine
> 20 %
ca. 300 N/mm²
(RT-1400 C)
Herausarbeiten
des Formteils
sehr aufwendig
sehr gering
> 700 N/mm²
(RT-1000 C)
Endprodukt
Endprodukt
< 15 %
gering bis keine
gering
> 600 N/mm²
(RT-1000 C)
unterschiedlich
gering bis keine
sehr gering
> 700 N/mm²
(RT-1000 C)
System Bor - Stickstoff
System B-N
BNW hexagonale Wurtzit-Struktur; BNG hexagonale
Graphit-Struktur; BNZb kubische Zinkblende-Struktur
Abb. 2.6.24
Abb. 2.6.25
Struktur von hexagonalem Bornitrid und Graphit
3,33 Å
Hexagonales Bornitrid
Bor
Stickstoff
3,40 Å
Grafit
Beispiele von Verbundwerkstoffen
Abb. 2.6.26
Sperrholz als Schichtverbund
Beton als Teilchenverbund aus
grobem Kies in Zementmatrix
Glasfaser als faserverstärkter Verbund aus steifen,
festen Glasfasern und Polymer-Matrix
Zugfestigkeit von E-faserverstärktem Epoxid-Verbund [1]
Abb. 2.6.27
Bänder aus gerichteten Fasern [1]
Gleichsinnig geschichtet
Abb. 2.6.28
Quergeschichtet,
quasi isotrop
Dreidimensionales Gewebe eines faserverstärkten Verbundes [1]
Abb. 2.6.29
Bruchfläche von 3D-C/C-SiC einer Probe mit PyC/SiC-Faserbeschichtung
SiC-umhüllte Kohlenstofffasern mit Si im Zwischenraum
Dissertation Goller 1996
Abb. 2.6.30
Spannung in MPa
Spannungs-Dehnungs-Kurven vor und nach Silizierung
fette Kurven = siliziert
dünne Kurven = Basis
Maßstab
Dissertation Goller 1996
Dehnung in %
Abb. 2.6.31
3.4 Endbearbeitung
Schneidenlast und Spanungsdicke bestimmen den Abtragsmechanismus [FhG Aachen]
Sprödes Materialverhalten
bei großer Spanungsdicke
Abb. 3.4.1
Duktiles Materialverhalten
bei geringer Spanungsdicke
Eindruck
des Prüfkörpers
Eindruck
des Prüfkörpers
Ritzspur
Ritzspur
Werkstoff:
SiSiC,
stranggepresst
Hauptunterteilung der Außenrundschleifverfahren [FhG Aachen]
Abb. 3.4.2
Außenrund-Umfang-Querschleifen
zwischen Spitzen
Außenrund-Umfang-Längsschleifen
zwischen Spitzen
Spitzenloses Außenrund-UmfangQuerschleifen
Spitzenloses Außenrund-UmfangLängsschleifen
Schleifbelagtopographie vor und nach einem Schleifprozess mit ungeeigneter Kühlschmierstoffversorgung
Abb. 3.4.3
[FhG Aachen]
Werkzeug
Werkstoff
Kühlschmierstoff
bez. Kühlschmierstoffstrom
Pumpenbetriebsdruck
Düsenart
Schnittgeschwindigkeit
bez. Zeitspanvolumen
0 mm³/mm
420 mm³/mm
D181 K+8821 NYA C75
SiSiC
Lösung 5 %
1 l(/min*mm)
8 bar
Freistrahldüse
100 m/s
20 mm³/(mm*s)
Verfahrensspezifische Probleme beim Innenrundschleifen keramischer Werkstoffe
Abb. 3.4.4
[FhG Aachen]
Kontaktzone
- große Kontaktlänge
- großer Schnittweg je Schleifkorn
Werkzeugantrieb
- hohe Leistungsdichte
- geringe Steifigkeit
Keramischer Werkstoff
- geringe Dämpfung
- hohe Härte
- geringe Zähigkeit
Bauraum
- kleine Werkzeugdurchmesser
- ungünstige KSS-Zufuhr
- große Auskraglängen
Überlagerung und Ausbildung der Ritzspuren in Abhängigkeit von der Kornverschleißform
angeflachtes Korn
unverschlissenes Korn
gesplittertes Korn
Abb. 3.4.5
[FhG Aachen]
Bindung
Schleifrichtung
Keramik
Ritzspuren
unterschiedliche Kornüberstände
gleiche Kornüberstände
3.5 Fügetechnik
Kraft- und formschlüssige Fügeverfahren für keramische Werkstoffe
Fügeverfahren
Paarung: Keramik mit
Metall
Keramik
Lösbarkeit
Tab. 3.5.1
keramische
Werkstoffe
Eingießen / Umgießen
X
nein
O z.B. ATI
Einsintern
X
nein
alle
Klemmen
X
X
ja
alle
Kitten
X
X
nein
alle
Mech. Verbund
X
O
ja
alle
Pressen / Schrumpfen
X
teilweise
alle
Schrauben
X
ja
alle
Umformen
X
ja
alle
X
Gleitpaarung aus keramischer Welle und metallischem Lager
Abb. 3.5.1
Quelle: CeramTec
Flanschverbindung für hohe Temperaturen
Abb. 3.5.2
Quelle: CeramTec
Befestigungsvorschläge von ATI-Steigrohren an metallischen Flanschen
Abb. 3.5.3
II
I
Dichtung
Dichtung
feuerfeste
Packungen
Gießmasse
(feuerfest)
ATI
ATI
Quelle: CeramTec
Befestigungsmöglichkeiten von SiC-Brennerrohren
Abb. 3.5.4
Vorschlag
Überwurfmutter
Quelle: CeramTec
Einbauvorschläge für keramische Industriebrenner
Abb. 3.5.5
Strahlungsblende aus Faserisolierung
zum Schutz des Brennergehäuses
SiSiC-Brenner
Wandstärke vergrößert
Luft
HV-Ausführung
Ofenausmauerung
Stampfmasse
Brennerstein
MV-Ausführung
Luft
HV-Ausführung
Quelle: CeramTec
MV-Ausführung
Ofenausmauerung
Keramische Gleitringdichtung
Abb. 3.5.6
1 Gehäusering
2 Gummidichtring
3 Feder
4 Auflagering
5 keramischer Gleitring
6 Gegenring
Quelle: CeramTec
Verbindung eines keramischen Turboladers und einer metallischen Welle mit Hilfe eines
keramischen Isolationsfederelementes
Abgasturboladergehäuse
Kühlkanäle
Keramikrotor
Metallwelle
Abb. 3.5.7
Isolationsfederkörper
Quelle: CeramTec
Beispiel einer eingegossenen keramischen Kolbenmulde aus Aluminiumtitanat
Kühlkanal nur
wenn erforderlich
Abb. 3.5.8
ATI
Quelle: CeramTec
Portliner-Design angepasst an die ursprüngliche Zylinderkopfgeometrie des
Porsche 944-Turbomotors
Abb. 3.5.9
Quelle: CeramTec
Für das Umgießen mit Metall optimierte Portlinergeometrie
Quelle: CeramTec
Abb. 3.5.10
Fügeverfahren über physikalisch chemische Bindungen
Abb. 3.5.11
Ausbildung physikalisch chemischer Bindungen
über Festkörperreaktionen
Diffusionsschweißen
Reaktionsverbunde
drucklos Heißpressen
über die Schmelzphase
Lötverfahren
einstufig
zweistufig
Tab. 3.5.2
Beispiele für Diffusionsschweißverbindungen
Kombination
Al 2O3 / Cu
Bedingungen
0,9 T s Metall
Ergebnis
140 MPa
Al 2O3 / Ni
20 min, Druck
1600 C, 0.65 MPa
2 h, Vakuum
630 C, 50 MPa
0.5 h, Vakuum
1700 C, 90 MPa
20 min
1200 C, 41.6 MPa
1 h, Vakuum
1650 C, 1.3 MPa
18 min, Luft
1400 C, 150 MPa
1 h, Vakuum
1400 C, 100 MPa
200 MPa
Al 2O3 / Nb / Al 2O3
Al 2O3 / Al / Stahl
ZrO 2 / PtRh
SiSiC / SiSiC
ZrO 2 / Pt / Al 2O3
TiN / TiN-Fe / Stahl
Si 3N 4 / Fe /W /Stahl
Si 3N 4 / Nb / W
30 min, glasgekapselt
365 MPa
260 MPa
538 MPa
200 MPa
140 MPa
Beispiele unterschiedlicher Metallisierung bei zweistufigen Lötverfahren
Metallisierung
Dickschichttechnologie
über Mn / Mo- Phase
über W / Glas- Matrix + NiO
Sputtern (Cu / Ti)
AgCo 3 / CuS- Verfahren
Verbund
Tab. 3.5.3
Bedingungen /Bemerkungen
Al 2O 3-Al 2O 3
σz: 50 bis 150 MPa
ThO 2-NiFe45
Sauerstoffmesssonden
Al 2O 3
σz: 70 MPa
Si 3N 4, SiC - Metall
Cordieritkeramik
Al 2O 3
Mikroelektronik
Al 2O 3-Al 2O 3
Lanthanchromidkeramik- Metall
(Elektroden der MHDGeneration)
σ z: 40 bis 50 MPa
3.5 Fügetechnik
Kraft- und formschlüssige Fügeverfahren für keramische Werkstoffe
Fügeverfahren
Paarung: Keramik mit
Metall
Keramik
Lösbarkeit
Tab. 3.5.1
keramische
Werkstoffe
Eingießen / Umgießen
X
nein
O z.B. ATI
Einsintern
X
nein
alle
Klemmen
X
X
ja
alle
Kitten
X
X
nein
alle
Mech. Verbund
X
O
ja
alle
Pressen / Schrumpfen
X
teilweise
alle
Schrauben
X
ja
alle
Umformen
X
ja
alle
X
Gleitpaarung aus keramischer Welle und metallischem Lager
Abb. 3.5.1
Quelle: CeramTec
Flanschverbindung für hohe Temperaturen
Abb. 3.5.2
Quelle: CeramTec
Befestigungsvorschläge von ATI-Steigrohren an metallischen Flanschen
Abb. 3.5.3
II
I
Dichtung
Dichtung
feuerfeste
Packungen
Gießmasse
(feuerfest)
ATI
ATI
Quelle: CeramTec
Befestigungsmöglichkeiten von SiC-Brennerrohren
Abb. 3.5.4
Vorschlag
Überwurfmutter
Quelle: CeramTec
Einbauvorschläge für keramische Industriebrenner
Abb. 3.5.5
Strahlungsblende aus Faserisolierung
zum Schutz des Brennergehäuses
SiSiC-Brenner
Wandstärke vergrößert
Luft
HV-Ausführung
Ofenausmauerung
Stampfmasse
Brennerstein
MV-Ausführung
Luft
HV-Ausführung
Quelle: CeramTec
MV-Ausführung
Ofenausmauerung
Keramische Gleitringdichtung
Abb. 3.5.6
1 Gehäusering
2 Gummidichtring
3 Feder
4 Auflagering
5 keramischer Gleitring
6 Gegenring
Quelle: CeramTec
Verbindung eines keramischen Turboladers und einer metallischen Welle mit Hilfe eines
keramischen Isolationsfederelementes
Abgasturboladergehäuse
Kühlkanäle
Keramikrotor
Metallwelle
Abb. 3.5.7
Isolationsfederkörper
Quelle: CeramTec
Beispiel einer eingegossenen keramischen Kolbenmulde aus Aluminiumtitanat
Kühlkanal nur
wenn erforderlich
Abb. 3.5.8
ATI
Quelle: CeramTec
Portliner-Design angepasst an die ursprüngliche Zylinderkopfgeometrie des
Porsche 944-Turbomotors
Abb. 3.5.9
Quelle: CeramTec
Für das Umgießen mit Metall optimierte Portlinergeometrie
Quelle: CeramTec
Abb. 3.5.10
Fügeverfahren über physikalisch chemische Bindungen
Abb. 3.5.11
Ausbildung physikalisch chemischer Bindungen
über Festkörperreaktionen
Diffusionsschweißen
Reaktionsverbunde
drucklos Heißpressen
über die Schmelzphase
Lötverfahren
einstufig
zweistufig
Tab. 3.5.2
Beispiele für Diffusionsschweißverbindungen
Kombination
Al 2O3 / Cu
Bedingungen
0,9 T s Metall
Ergebnis
140 MPa
Al 2O3 / Ni
20 min, Druck
1600 C, 0.65 MPa
2 h, Vakuum
630 C, 50 MPa
0.5 h, Vakuum
1700 C, 90 MPa
20 min
1200 C, 41.6 MPa
1 h, Vakuum
1650 C, 1.3 MPa
18 min, Luft
1400 C, 150 MPa
1 h, Vakuum
1400 C, 100 MPa
200 MPa
Al 2O3 / Nb / Al 2O3
Al 2O3 / Al / Stahl
ZrO 2 / PtRh
SiSiC / SiSiC
ZrO 2 / Pt / Al 2O3
TiN / TiN-Fe / Stahl
Si 3N 4 / Fe /W /Stahl
Si 3N 4 / Nb / W
30 min, glasgekapselt
365 MPa
260 MPa
538 MPa
200 MPa
140 MPa
Beispiele unterschiedlicher Metallisierung bei zweistufigen Lötverfahren
Metallisierung
Dickschichttechnologie
über Mn / Mo- Phase
über W / Glas- Matrix + NiO
Sputtern (Cu / Ti)
AgCo 3 / CuS- Verfahren
Verbund
Tab. 3.5.3
Bedingungen /Bemerkungen
Al 2O 3-Al 2O 3
σz: 50 bis 150 MPa
ThO 2-NiFe45
Sauerstoffmesssonden
Al 2O 3
σz: 70 MPa
Si 3N 4, SiC - Metall
Cordieritkeramik
Al 2O 3
Mikroelektronik
Al 2O 3-Al 2O 3
Lanthanchromidkeramik- Metall
(Elektroden der MHDGeneration)
σ z: 40 bis 50 MPa
4.1 Keramikgerechte
Konstruktionsprinzipien
Streuung der Festigkeit metallischer und keramischer Bauteile [7]
Abb. 4.1.1
Abb. 4.1.1
Konstruieren mit keramischen Werkstoffen
Abb. 4.1.2
Quelle: CeramTec
Konstruieren mit keramischen Werkstoffen
Quelle: CeramTec
Abb. 4.1.3
Optimierung von Bauformen aus keramischen Werkstoffen
Quelle: CeramTec
Abb. 4.1.4
4.3 Anwendungsbeispiele
Porzellanservice (Rosenthal, Versage)
Abb. 4.3.1
Quelle: Rosenthal AG
Keramische Dachziegel
Abb. 4.3.2
Abwasserrohre aus Steinzeug
Abb. 4.3.3
Keramische Kochplatten
Abb. 4.3.4
Zahnkeramiken
Abb. 4.3.5
Kavitäten
kariöse Zähne
vorbereitete Implantate
sanierte Zähne
Wasserhahn mit keramische Dichtscheiben
Abb. 4.3.6
Quelle: CeramTec
Gleitringdichtung mit SiC-Gleitringen
Abb. 4.3.7
Quelle: CeramTec
Keramische Lager und Wellen
Abb. 4.3.8
Quelle: CeramTec
Gleitflächensegmente aus Steinzeug
Abb. 4.3.9
Keramisches Hüftgelenk
Abb. 4.3.10
Quelle: CeramTec
Einsatzgebiete keramischer Komponenten im PKW
Abb. 4.3.11
Keramische Katalysatorträger
Quelle: CeramTec
Abb. 4.3.12
Keramische Bremsscheibe
Abb. 4.3.13a
Keramische Bremsscheibe
Abb. 4.3.13b
Mikrostruktur einer keramischen Bremsscheibe
Dissertation Goller 1996
Abb. 4.3.13c
Spannungs-Dehnungsdiagramm keramischer Verbundwerkstoffe
Abb. 4.3.13d
Keramische Bremsscheibe im Test
Abb. 4.3.14
Keramische Komponenten im Verbrennungsmotor
Abb. 4.3.15a
Keramische Komponenten im Verbrennungsmotor
Abb. 4.3.15b
Keramische Glühkerze
Abb. 4.3.16
Quelle: Bosch
Keramische Glühkerzen unterschiedlicher Bauart
Abb. 4.3.17
Keramische Lamdasonden unterschiedlicher Bauart
Quelle: Bosch
Abb. 4.3.18
Brennstoffzelle mit keramischem Elektrolyt
Abb. 4.3.19
AlN - Wärmetauscher
Abb. 4.3.20
Quelle: CeramTec
AlN - Wärmetauscher
Abb. 4.3.21
Quelle: CeramTec
Hochleistungsturbine (Siemens) mit keramischen Komponenten
Abb. 4.3.22
PossibleApplications of Ceramic Components
Burner outlet
Hightemperatureceramics
Rotor blades
Thermal barrier coatings
Hightemperatureceramics
Stator vanes
Thermal barrier coatings
Hightemperatureceramics
Combustion
heat shieldtiles
1m
Hightemperatureceramics
Refractory materials
V84.3Agas turbine
M. Oechsner, ZTMF2
Hitzeschutzkacheln für Raumgleiter
Abb. 4.3.23a
Hitzeschutzkacheln für Raumgleiter
Abb. 4.3.23b
Mikrostruktur von Hitzeschutzkacheln für Raumgleiter
Abb. 4.3.23c
Keramische Supraleiter
Abb. 4.3.24
Keramisches Vielschichtgehäuse
Abb. 4.3.25
Quelle: CeramTec
Aufbau eines keramischen Vielschichtgehäuses
Abb. 4.3.26
Quelle: CeramTec
Keramische Vielschichtbauteile
Abb. 4.3.27
Quelle: CeramTec
Fräskopf mit keramischen Wendeschneidplatten
Abb. 4.3.28
Quelle: CeramTec
Schneidkeramiken
Abb. 4.3.29
Quelle: CeramTec
Grünbearbeitung keramischer Bauteile
Abb. 4.3.30

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