6. Hochtemperatureigenschaften Flashcards
Die für eine hohe Thermoschockbeständigkeit geforderten Eigenschaften zielen nicht immer in die gleiche Richtung. Zeigen Sie anhand der erforderlichen Korngröße, welche Eigenschaften sich verbessern und welche sich verschlechtern.
- Wärmeleitfähigkeit verbessert sich mit steigender Korngröße (freie Weglänge der Phononen)
- Eigenspannungen erhöhen sich (ist schlecht für Thermoschock)
Warum besitzen feuerfeste Werkstoffe üblicherweise eine Porosität von 15-17 Vol.%?
- Elastizitätsmodul sinkt mit steigender Porosität
- Dehnungen steigen
Wieso kann die Wärmeleitfähigkeit durch reine Korngrenzen große Körner verbessert werden?
- Größere freie Weglänge für Phononen bis zur nächsten Impedanz (Hindernis): Korngrenze.
Welche Wärmetransportmechanismen treten bei Faserdämmstoffen auf?
- Strahlung und Konvektion
Warum ist es werkstofftechnisch schwierig, Space-Shuttle-Kacheln unter Weltraumbedingungen zu reparieren?
1) Man muss adhäsive Bindungen bei –150°C herbeiführen!
2) Unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten von Aluminiumkonstruktion, Fasermatte und Kunststoffkleber.
Welche Keramiken kommen als Wärmetauschermaterialien in Betracht?
- AlN
- Si3N4
- SiC
Warum nimmt die Wärmeleitfähigkeit keramischer Stoffe mit zunehmender Temperatur zunächst ab, dann aber wieder zu?
- Gerichtete Phononenbewegung wird durch thermische Schwingungen zunehmend behindert, dann übernehmen Strahlung und Konvektion den Wärmetransport.
Welche thermisch bedingten Schwierigkeiten hat man beim Löten von Keramik mit Metallen zu berücksichtigen?
- Wärmedehnungsunterschiede zwischen Metall und Keramik
Welche Hochtemperaturanwendungen keramischer Werkstoffe kennen Sie in der Energietechnik?
- Wärmetauscher
- Brennerdüsen
- Kacheln für Müllverbrennungsanlage
Welche Eigenschaften der Keramik nutzt man bei der Beschichtung von Turbinenschaufeln?
- Geringe Wärmeleitfähigkeit
Wie äußert sich das Kriechen in einem Spannungs-Dehnungsdiagramm?
- Nach linear-elastischer Dehnung Fließen bei konstanter Last.
Gibt es bei Keramiken eine „Verfestigung“ wie bei Metallen?
- Nein, es gibt nur dann einen Spannungsanstieg, wenn sich grobe Körner verhaken und das Korngrenzengleiten behindern.
Welchen Verstärkungsmechanismus zur Steigerung des Bruchwiderstandes schlagen Sie für hohe Temperaturen vor?
- Faserverstärkung (alle anderen sind nicht mehr wirksam)
Welchen Verstärkungsmechanismus zur Verbesserung der Kriechbeständigkeit schlagen Sie für hohe Temperaturen vor?
- grobe Gefüge