Gefügeoptimierung von Siliziumnitridkeramiken für den Hochtemperatureinsatz:
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Karlsruhe
IKM
1994
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13 |
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INHALTSVERZEICHNIS
SEITE
I
1.
EINLEITUNG
UND
ZIELSETZUNG
.
1
2.
LITERATURUEBERSICHT
UND
STAND
DER
ENTWICKLUNG
.
3
2.1
GRUNDLAGEN
BEZUEGLICH
SISN4
.
3
2.1.1
KRISTALLSTRUKTUR
UND
BILDUNG
.
3
2.1.2
THERMODYNAMISCHE
GRUNDLAGEN
.
5
2.1.3
VERDICHTUNGSMECHANISMEN
.
7
2.2
KLASSIFIZIERUNG
DER
SI3N4-WERKSTOFFE
.
9
2.2.1
OXIDISCHE
ADDITIVE
.
10
2.2.2
NICHTOXIDISCHE
ADDITIVE
.
15
2.2.3
MISCHKRISTALLBILDENDE
ADDITIVE
.
15
2.3
SI3N4-HOCHTEMPERATURWERKSTOFFE
.
17
2.3.1
ANWENDUNGEN
UND
ANFORDERUNGEN
.
17
2.3.2
WERKSTOFFVARIANTEN
FUER
DEN
HOCHTEMPERATUREINSATZ
.
18
2.3.3
EIGENSCHAFTEN
VON
HOCHTEMPERATURBESTAENDIGEN
SI3N4-WERKSTOFFEN
.
19
2.3.4
KRIECHVERHALTEN
TECHNISCHER
SILIZIUMNITRIDWERKSTOFFE
.
25
2.3.4.1
KOMGRENZENGLEITEN,
VISKOSES
FLIESSEN
.
25
2.3.4.2
KAVITATIONSBILDUNG
.
28
2.3.4.3
SPANNUNGSABHAENGIGES
KRIECHVERHALTEN
.
30
2.3.4.4
KRIECHVERHALTEN
DURCH
UEBERLAGERUNG
VON
KRIECHMECHANISMEN
.
32
3.
SYSTEMBETRACHTUNGEN
.
34
3.1
DIE
QUASIBINAEREN
RANDSYSTEME
.
34
3.1.1
DAS
SYSTEM
YB2UE3-SI3N4
.
34
3.1.2
DAS
SYSTEM
YB2O3-SIO2
.
34
3.1.3
DAS
SYSTEM
SI3N4-SIO2
.
35
3.2
SYSTEM
SI3N4-YB2O3-SIO2
.37
3.3
VERWENDUNG
ZUSAETZLICHER
ADDITIVE
.
39
4.
VERSUCHSDURCHFUEHRUNG
UND EXPERIMENTELLE
UNTERSUCHUNGSMETHODEN
.
40
4.1
PROBENHERSTELLUNG
.
40
4.1.1
PULVERAUFBEREITUNG
.
40
4.1.2
SINTERUNG
.
42
4.1.3
DILATOMETERUNTERSUCHUNGEN
.
43
4.1.4
HEISS-ISOSTATISCHES
PRESSEN
.
44
4.1.5
THERMISCHE
NACHBEHANDLUNG
.
44
4.1.5.1
DEVITRIFIKATION
.
45
4.1.5.2
OXIDATIONSGLUEHUNGEN
.
45
INHALTSVERZEICHNIS
SEITE
II
4.2
CHARAKTERISIERUNGSMETHODEN
.
46
4.2.1
PULVERCHARAKTERISIERUNG
.
46
4.2.2
GRUENKOERPERCHARAKTERISIERUNG
.
47
4.2.3
UNTERSUCHUNGEN
AN
SINTERKOERPEM
.
48
4.2.3.1
DICHTE
UND
POROSITAETSBESTIMMUNG
.
48
4.2.3.2
PHASENZUSAMMENSETZUNG
.
48
4.2.3.3
HAERTEBESTIMMUNG
.
49
4.2.3.4
E-MODUL-BESTIMMUNG
.
49
4.2.3.5
KIC-BESTIMMUNG
.
49
4.2.3.6
FESTIGKEITSMESSUNGEN
.
50
4.2.3.7
OXIDATIONSUNTERSUCHUNGEN
.
50
4.2.3.8
KRIECHVERSUCHE
.
51
4.2.3.9
LEBENSDAUERUNTERSUCHUNGEN
.
51
4.2.3.10
GEFUEGEANALYSE
.
53
5.
PROZESSOPTIMIERUNG
UND
VERSUCHSMATRIX
.
54
5.1
PROZESSBEGLEITENDE
OPTIMIERUNG
.
54
5.1.1
KONTAMINATIONEN
.
54
5.1.2
BAUTEILGEOMETRIE
UND
PROBENPOSITIONIERUNG
.
57
5.1.3
FESTLEGUNG
DER
PROZESSFUEHRUNG
.
58
5.2
VERSUCHSMATRIZES
.
60
5.2.1
WAHL
DER
AUSGANGSPULVER
.
60
5.2.2
BASISZUSAMMENSETZUNGEN
.
64
5.2.3
SYSTEMVARIATIONEN
.
67
6.
EXPERIMENTELLE
ERGEBNISSE
.
68
6.1
SINTERVERSUCHE
.
68
6.1.1
DICHTEENTWICKLUNG
.
68
6.1.2
PHASENENTWICKLUNG
.
71
6.1.3
RANDSCHICHTBILDUNG
.
76
6.1.3.1
CHARAKTERISIERUNG
DER
RANDSCHICHTEN
.
77
6.1.3.2
VERMEIDUNG
DER
RANDSCHICHT
DURCH
ADDITIVE
.
77
6.2
DILATOMETERVERSUCHE
.
80
6.2.1
SCHWINDUNGSCHARAKTERISTIK
.
80
6.2.2
ABBRUCHVERSUCHE
.87
6.2.3
ZYKLUSOPTIMIERUNG
.
91
6.3
SINTER-HIP-VERSUCHE
.
95
6.3.1
DICHTE
.
95
6.3.2
PHASENZUSAMMENSETZUNG
.
96
6.3.3
RANDSCHICHTBILDUNG
.
97
6.3.4
HAERTE
UND
KIC-WERTE
.
97
6.3.5
E-MODULI
UND
RAUMTEMPERATURFESTIGKEITEN
.
100
6.3.6
GEFIUEGEANALYSE
.
104
INHALTSVERZEICHNIS
SEITE
III
6.3.7
HOCHTEMPERATURVERHALTEN
.
108
6.3.7.1
OXIDATION
.
108
OE.3.7.2
KRIECHUNTERSUCHUNGEN
.
111
6.3.7.2.1
VARIATION
DER
ZUSAMMENSETZUNG
.
111
6.3.7.2.2
VARIATION
DES
WERKSTOFFZUSTANDES
.
117
6.3.7.2.3
VARIATION
DES
GEFUEGES
.
121
OE.3.7.2.4
VARIATION
DES
VERDICHTUNGSDRUCKES
.
122
OE.3.7.2.5
LEBENSDAUERUNTERSUCHUNGEN
.
122
7.
DISKUSSION
.
127
7.1
SINTERVERHALTEN
UND
PHASENENTWICKLUNG
.
127
7.2
GEFUEGEENTWICKLUNG
.
129
7.3
HEISSISOSTATISCHE
VERDICHTUNG
.
130
7.4
RAUMTEMPERATUREIGENSCHAFTEN
.
131
7.5
HOCHTEMPERATURVERHALTEN
.
133
7.6
MODELL
DES
IDEALEN
SISSN^HOCHTEMPERATURWERKSTOFFES
.
140
8.
ZUSAMMENFASSUNG
.
142
9.
LITERATURVERZEICHNIS
.
LI |
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