Keramik Flashcards
Hochleistungskeramik defininierte Eigenschaften
- mechanisch
- thermisch
- chemisch
- elektronisch
- biologisch
In welchen Felder werden Hochleistungskeramiken hauptsächlich verwendet?
- Energietechnik (Brennstoffzelle, Wärmetauscher)
- Elektronik (Gehäuse, Kondensatoren, Sensoren)
- Medizintechnik (Hüftgelenksprothese, Knochenersatz.)
- Verkehrstechnik (Kipphebelbeläge, Turbolader)
- Fertigungstechnik (Schneidwerkstoffe, Schleifstoffe)
- Maschinenbau (Gleitlager, Piezostellglieder)
Welche zwei Arten von Hochleistungskeramiken unterscheidet man und welche sind ihre besonderen Eigenschaften?
Strukturkeramiken:
- Härte
- Steifigkeit
- Zähigkeit
- Festigkeit
Funktionskeramiken:
- thermisch
- elektrisch
- biologisch
- chemisch
Was sind keramische Verbundwerkstoffe?
Keramische Komponenten werden mit Metallen oder Kunststoffen kombiniert
Welche sind die drei keramischen Branchen und was sind ihre Hauptprodukte?
- Traditionelle Silikatkeramik(Geschirr,Fliesen Sanitär…)
- Feuerfeste Werkstoffe (Formsteine und Feuerbetone)
- Hochleistungskeramik (Struktur und Funktionskeramik)
Worüber unterscheidet man zwischen traditioneller und Hochleistungskeramik?
Art und Verarbeitung der Rohstoffe sind das ausschlaggebender Kriterium
Aus welchen Werkstoffen bestehen Hochleistungskeramiken?
Aus speziell entwickelten Werkstoffen:
- ausschließlich synthetisch
- sehr hoher Reinheitsgrad
- feine Pulvergröße (oft< 1 Mikrometer)
Auf welchen Rohstoffen basieren Silikatkeramiken?
Natürliche Mineralien:
- Quarz (SiO2)
- Tonmineralien/Kaolin (Alumosilikate)
- Feldspäte (Alkali-Alumosilikate)
mit allen Verunreinigungen.
Welche Eigenschaften haben Alumosilikate und Alkali-Alumosilikate?
Alumosilikate: Nach Befeuchtung bildsam verformbar
Alkali-Alumosilikate: Herabsetzung der Glastemperatur
Was ist Voraussetzung für eine weiße Farbe der Keramik?
Ein geringer Eisenanteil (Sanitär ,Geschirr, Zierkeramik)
Welche Unterscheidungen gibt es bezüglich der Korngröße?
Grobkeramik: Körner mit bloßem Auge erkennbar
(Ziegel, Terrakotta)
Feinkeramik: Körner sind <50 Mikrometer (Porzellan,
Steingut)
Woraus bestehen feuerfeste Erzeugnisse und welche Einsatzgebiete gibt es?
Feuerfeste Erzeugnisse bestehen teilweise aus natürlichen/synthetischen Rohstoffen und sind für chemische Angriffe bei hohen Temperaturen entwickelt worden.
Bsp.: Schlacken - & Gaskorrosion, Temperaturwechsel, Hochtemperaturfestigkeit
Sei sind meist sehr grobkörnig (>100 Mikrometer)
In welche Untergruppen gliedert sich die technische Keramik?
- Traditionelle (technische) Keramik
- Hochleistungskeramik: - Strukturkeramik
- Funtkionskeramik
Wie lautet die Definition der Keramik? (G)
Keramische Werkstoffe sind:
- anorganische, nichtmetallisch
- in Wasser schwer löslich
- und zu wenigsten 30% kristallin
In der Regel werden sie bei Raumtemperatur ais einer Rohmasse geformt und erhalten ihre typischen Werkstoffeigenschaften durch eine Temperaturbehandlung meist über 800°C.
Gelegentlich geschieht die Formgebung auch bei erhöhter Temperatur oder gar über den Schmelzfluss mit anschließender Kristallisation.
Inwiefern grenzt sich Keramik von Salzen, Glas und mineralischen Baustoffen ab?
- Salze: Wasserlöslichkeit
- Glas (<30% kristallin: Glaskeramik): Kristallinität
- Mineralische Baustoffe: Prozesstechnik
Woraus bestehen Keramiken chemisch gesehen und wie stark/schwach ist ihre Bindung?
Keramiken sind Verbindungen aus:
- Metallen
- Nichtmetallen (Sauerstoff, Stickstoff,Bor)
- Halbmetalle (Kohlenstoff, Silicium)
Die Bindungen sind sehr stark.
Was folgt aus der starken chemischen Bindung innerhalb von Keramiken?
- hoher Schmelzpunkt
- chemische Beständigkeit
- hoher E-Modul
- hohe Härte
Wie chemische Bindung von Keramiken charakterisiert und in welchen Formen tritt sie auf?
Sie ist durch stark lokalisierte Elektronen charakterisiert.
Formen:
- stabile Kationen/Anionen mit Edelgaskonfiguration
- kovalente Orbitalbindungen
- Mischbindungen
- manchmal metallische Bindungen
Wie sieht die Einteilung keramischer Werkstoffe nach chemischen Gesichtspunkten aus?
Oxide:
Einfache Oxide
Mischoxide
Silicate
Phosphate
Nichtoxide:
Carbide
Nitride
Boride
Silicide
Wie lauten die Schritte des keramischen Herstellungsprozesses und was passiert jeweils?
- Pulveraufbereitung - Formgebung:
Bei Raumtemperatur wird das Pulver aufbereitet und zum Grünkörper (kreideähnliche Vorform) geformt - Brand/Sintern:
Erfolgt bei 70-80% der Schmelztemperatur.
Hier finden irreversible chemische Prozesse und Gefügeveränderungen statt. (mögliche Gefügedefekte) - Endbearbeitung:
Bsp.: Schleifen, Polieren
Erst danach ist das Bauteil fertig. (manchmal teurer Schritt)
Was bewirkt die Zerkleinerung während der Aufbereitung?
Zerkleinerung bewirkt eine Erhöhung der Oberfläche.
Welche drei Arten der Aufbereitung werden entsprechend des Feuchtegehalts unterschieden? In welchen Verarbeitungsverfahren werden sie meist eingesetzt?
Nassaufbereitung:
- Pulversuspensionen in meist alkoholischen Mitteln
- > 25% Flüssigkeit
- Schlickerguss, Folienguss
Feuchtaufbereitung:
- knetbare Massen, meist mit Additiven
- 5 -25% Flüssigkeit
- Strangpressen
Trockenaufbereitung:
- rieselfähige Pulver-Granulate
- < 3-5% Flüssigkeit
- axiales und isostatisches Pressen
Wie läuft die Feuchtaufbereitung genau ab?
Traditionelle Art der Aufbereitung tonkeramischer Massen (Tone, Kaoline).
Typische Kristallitgröße: wenige Mikrometer (keine weitere Zermahlung)
Allerdings fallen oft Dezimeter große Klumpen an, die im Kollergang mühlsteinähnlich zermahlen und im anschließenden Walzwerk zerdrückt werden.
Wann wird eine Trockenaufbereitung durchgeführt?
- Bergfeuchte der Tone unter 10-12%
- Anteil an Quarz, Kalk, Feldspat sehr hoch
- Zementindustrie
- Feuerfestindustrie
- Glasrecycling