Inhaltsverzeichnis

1 Einführung

 

2 Geschichte der Technischen Keramik

 

3 Keramische Werkstoffe

3.1 Definitionen

3.2 Werkstoffgruppen

3.3 Klassifizierung

3.4 Beschreibung der Werkstoff

3.4.1 Silikatkeramik

3.4.1.1 Technische Porzellane

3.4.1.2 Steatit

3.4.1.3 Cordierit

3.4.1.4 Mullitkeramik

3.4.2 Oxidkeramik

3.4.2.1 Aluminiumoxid

3.4.2.2 Magnesiumoxid

3.4.2.3 Zirkoniumoxid

3.4.2.4 Zirkoniumoxidverstärktes Aluminiumoxid

3.4.2.5 Aluminiumtitanat

3.4.2.6 Titandioxide

3.4.2.7 Bariumtitanate

3.4.2.8 Bleizirkonattitanat

3.4.2.9 Quarzgut

3.4.3 Nichtoxidkeramik

3.4.3.1 Carbide

3.4.3.1.1 Siliciumcarbide

3.4.3.1.2 Borcarbid

3.4.3.2 Nitride

3.4.3.2.1 Siliciumnitride

3.4.3.2.2 SIALONe

3.4.3.2.3 Aluminiumnitrid

3.4.4 Sonderwerkstoffe

3.4.4.1 Faserkeramik-Verbundwerkstoffe

3.4.4.2 Metal-Matrix-Composits

 

4 Vom Pulver zum Bauteil

4.1 Herstellung

4.1.1 Rohstoffe und Additive

4.1.2 Masseaufbereitung

4.1.3 Urformgebung

4.1.4 Vom Formen zum Sintern

4.1.5 Abmessungen und Schwindung

4.1.6 Abtragende Formgebungsverfahren

4.2 Veredelung

4.2.1 Hartbearbeitung

4.2.2 Oberflächencharakteristiken

4.2.2.1 Geschliffene Oberflächen

4.2.2.2 Gehonte Oberflächen

4.2.2.3 Geläppte Oberflächen

4.2.2.4 Polierte Oberflächen

4.2.3 Metallisieren

4.2.4 Glasieren und Engobieren

4.2.5 Keramische Schichten

 

5 Eigenschaften Technischer Keramik

5.1 Allgemeiner Vergleich

5.2 Zuordnung nutzbarer Eigenschaften

5.3 Mechanische Eigenschaften

5.3.1 Dichte

5.3.2 Porosität

5.3.3 Festigkeit

5.3.3.1 Biegefestigkeit

5.3.3.2 Druckfestigkeit

5.3.3.3 Zugfestigkeit

5.3.3.4 Weibull-Modul

5.3.3.5 Spannungsintensitätsfaktor

5.3.4 Elastische Eigenschaften

5.3.4.1 E-Modul

5.3.4.2 Querkontraktion

5.3.4.3 Schubmodul

5.3.4.4 Risswachstum

5.3.4.5 Kriechverhalten

5.3.5 Härte

5.4 Thermische Eigenschaften

5.4.1 Wärmeleitfähigkeit

5.4.2 Längen-Ausdehnungskoeffizient

5.4.3 Temperaturwechselbeständigkeit

5.5 Elektrische Eigenschaften

5.5.1 Elektrischer Widerstand

5.5.2 Permitivitätszahl

5.5.3 Dielektrischer Verlustfaktor

5.6 Korrosion

5.6.1 Korrosionsmechanismen

5.6.1.1 Flächenkorrosion und selektive Korrosion

5.6.1.2 Fehlstellenkorrosion

5.6.1.3 Intergranulare Korrosion

5.6.2 Korrosionsarten

5.6.2.1 Korrosion in flüssiger Phase

5.6.2.1.1 Säuren

5.6.2.1.2 Laugen und geschmolzene Alkalien

5.6.2.1.3 Wasser

5.6.2.2 Korrosion durch Schmelzen

5.6.2.2.1 Nichtmetallische Schmelzen

5.6.2.2.2 Metallschmelzen

5.6.2.3 Korrosion durch (Heiß-)Gase

5.6.3 Bestimmung der Korrosion

5.6.3.1 Flüssigphasenkorrosion

5.6.3.1.1 Prüfbedingungen

5.6.3.1.2 Bestimmung der Korrosionshöhe

5.6.3.2 Schmelzkorrosion

5.6.3.2.1 Prüfbedingungen

5.6.3.2.2 Bestimmung der Korrosionshöhe

5.6.3.3 Heißgaskorrosion

5.6.4 Schlussbemerkung

5.7 Verschleiß

5.7.1 Tribologie

5.7.1.1 Reibung

5.7.1.2 Tribosysteme

5.7.2 Verschleißarten

5.7.3 Verschleißmechanismen

5.7.4 Beanspruchungen und deren Wirkung

5.7.5 Verschleißmessgrößen

5.7.6 Spezielle Beispiele

5.7.6.1 Verschleißmessung in Modellsystemen

5.7.6.2 Verschleißschutz

5.7.6.3 Zerspanung

 

6 Einsatzgebiete und Anwendungen

6.1 Maschinenbau und Verfahrenstechnik

6.2 Hochtemperaturtechnik

6.3 Elektrotechnik

6.4 Elektronik

6.5 Medizintechnik

 

7 Keramikgerechtes Konstruieren

7.1 Ablauf eines Bauteilentwurfs

7.2 Konstruktionshinweise

7.2.1 Einfluss der Materialeigenschaften

7.2.2 Einfluss des Formgebungsverfahrens

7.2.3 Modulbauweise

7.3 Wirtschaftlichkeit

7.3.1 Prinzipielle Bauteilkosten

7.3.2 Bauteilkosten in der Serie

7.3.3 Wirtschaftlichkeit im System

7.4 Festigkeitsauslegung

7.5 Gestalten von Bauteilen

7.5.1 Grundregeln

7.5.2 Möglichkeiten zur Belastbarkeitssteigerung

7.5.3 Beispiele

7.5.3.1 Einfache Formen anstreben

7.5.3.2 Spannungsspitzen vermeiden

7.5.3.3 Zugspannungen minimieren

7.5.3.4 Materialanhäufungen vermeiden

7.5.3.5 Nachbearbeitung minimieren

7.5.3.6 Fertigungsspezifische Besonderheiten

7.6 Zusammenfassung wichtiger Leitideen

 

8 Verbindungs- und Fügetechnik

8.1 Grundsätze

8.2 Verfahren

8.2.1 Kraft- und Formschluss

8.2.1.1 Spannungsspitzen vermeiden

8.2.1.2 Druckbeanspruchung bevorzugen

8.2.1.3 Schlagbeanspruchung vermeiden

8.2.1.4 Wärmedehnung beachten

8.2.1.5 Schonende Krafteinleitungen

8.2.1.6 Kraftflüsse anpassen

8.2.2 Umspritzen mit Kunststoff

8.2.3 Kleben

8.2.3.1 Klebstoffarten

8.2.3.2 Beispiel: Drehmomentübertragung

8.2.3.3 Weitere Anwendungen

8.2.4 Löten

8.2.4.1 Weichlöten

8.2.4.2 Hartlöten

8.2.4.3 Aktivlöten

8.2.4.4 Maßnahmen

 

9 Qualität

9.1 Qualität planen

9.2 Qualität produzieren

9.3 Qualität managen

9.4 Prüfungen (Q-Nachweis)

9.5 Qualitätstechniken

 

10 Anhang

10.1 Bindungsarten und Festigkeit

10.2 Werkstoffvergleich

10.3 Allgemeintoleranzen für Maße und Formen

10.3.1 Toleranzen und Funktion

10.3.2 Allgemeintoleranzen für Maße

10.3.2.1 Keramik „as fired“

10.3.2.2 Keramik hartbearbeitet

10.3.3 Allgemeintoleranzen für Form

10.3.3.1 Keramik „as fired“

10.3.3.2 Keramik hartbearbeitet

10.3.4 Praxisbeispiele nach dem Stand der Technik

10.3.4.1 Verschleißschutzplatten

10.3.4.2 Platten als Brennhilfsmittel

10.3.4.3 Transportrollen für Rollenöfen

10.4 Abstimmung von Prüfverfahren

10.5 Messverfahren

10.5.1 Biegefestigkeit

10.5.1.1 3-Punkt-Biegefestigkeit

10.5.1.2 4-Punkt-Biegefestigkeit

10.5.2 Härte

10.5.3 E-Modul

10.5.4 Oberflächen

10.5.4.1 Definitionen

10.5.4.2 Hartbearbeitete Oberflächen

10.5.4.3 Materialanteile/(Traganteile) Mr

10.5.4.4 Rauheitsprofile

10.6 Qualität

10.6.1 Statistische Auswertung – Übersicht

10.6.2 Statistische Methoden

10.6.2.1 Rechengrößen

10.6.2.2 Regelkarten

10.6.2.3 Prozessfähigkeitsanalyse

10.6.3 Statistische Prozessführung

10.7 Normen zu Technischer Keramik

10.7.1 Allgemein

10.7.2 Prüfverfahren für Pulver

10.7.3 Prüfverfahren für monolithische Keramik

10.7.4 Prüfverfahren für Verbundwerkstoffe

10.7.5 Prüfverfahren für Schichten

10.7.6 Normen zu Anwendungen

10.7.7 Weitere zitierte Normen

10.8 Umrechnung in andere Maßsysteme

10.9 Eigenschaftstabellen

10.9.1 Werkstoffe nach DIN EN 60 672-3

10.9.1.1 Alkali-Aluminiumsilikate (C 100)

10.9.1.2 Magnesiumsilikate (C 200)

10.9.1.3 Titanate (C 300)

10.9.1.4 Erdalkali-Aluminiumsilikate (C 400)

10.9.1.5 Aluminium- und Magnesiumsilikate (C 500)

10.9.1.6 Mullit (C 600) und Aluminiumoxid (C 700)

10.9.1.7 Andere Oxide (C 800) und Nichtoxide (C 900)

10.9.2 Nicht genormte Hochleistungswerkstoffe

10.9.2.1 Oxidkeramiken

10.9.2.2 Carbide

10.9.2.3 Nitride

10.9.2.4 Weitere Werkstoffe

10.9.3 Übersicht zur chemischen Beständigkeit

 

11 Literaturverzeichnis

 

12 Register