Technische Keramiken
Technische Keramik, auch bekannt als Ingenieurskeramik oder Hochleistungskeramik wurden zunächst in der Mitte des 19. Jahrhunderts als elektrische Isolatoren eingesetzt. Seitdem wird dieser Werkstoff für eine große Bandbreite an Anwendungen bezogen. Den Großteil der Eigenschaften erlangen technische Keramiken erst durch einen Sintervorgang.
Im Folgenden werden die gängigen Arten bezüglich der Keramikbearbeitung beschrieben.
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Werkstoffeigenschaften
| Eigenschaften | Al2O3 | SiC | Si3N4 | ZrO2 |
|---|---|---|---|---|
Dichte p [g/cm3] | 3,9 | 3,2 | 3,3 | 5,6 |
Ausdehnungskoeffizient a (20°C – 500°C) [1*10-6/K] | 7,3 | 3,7 (40-400°C) | 2,8 (40-400°C) | 10,4 |
Max. Betriebstemperatur [°C] | 1950 | 1400-1750 | 1600 | 1700 |
Biegefestigkeit [MPa] | 350 | 450 | 1020 | 400 |
Druckfestigkeit [MPa] | 3500 | n.a. | n.a. | 2000 |
E-Modul E [103 N/mm2] | 380 | 440 | 300 | 200 |
Vickers Härte HV1 | 1760 | 2345 | 1428 | 1400 |
Hinweis: Die angegebenen Eigenschaftswerte verstehen sich als Richtwerte.
Aluminiumoxid (Al2O3)
Aluminiumoxid ist der am häufigsten verwendete technische Keramikwerkstoff. Es verfügt über eine Vielzahl nützlicher Eigenschaften, wie beispielsweise eine hohe Korrosionsbeständigkeit, Härte und thermische sowie elektrischer Isolierung. Der Werkstoff ist in einer Reihe von Reinheitsgraden erhältlich, so dass er in vielen verschiedenen Branchen eingesetzt werden kann.
Siliziumkarbid (SiC)
Siliziumkarbid spielt eine zunehmende Rolle für mechanische bearbeitete Komponenten mit engen Toleranzen. Dieser Werkstoff hat eine sehr hohe Festigkeit und Härte, trotz eines geringen Gewichtes. Je nach Herstellungstechnik variiert die Art und der Anteil der Zusammensetzung dieser Keramikart.
Siliziumnitrid (Si3N4)
Ähnlich wie Siliziumkarbid, handelt es sich bei Siliziumnitrid um einen sehr harten und verschleißfesten Werkstoff. Eine sehr gute thermische Isolation sowie eine hohe Festigkeit, machen diesen Werkstoff besonders.
Zirkonoxid (ZrO2)
Zirkoniumdioxid gibt es ebenfalls in vielen verschiedenen Formen, die unterschiedlichste Anwendungen ausgelegt sind. Durch die Zugabe diverser Metalloxide, können gewisse Eigenschaften dieser Keramikart bei Raumtemperatur stabilisiert werden. Beispiele für Varianten sind Yttriumoxid- oder Magnesiumoxid-teilstabilisiertes Zirkonoxid.
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