Sinterumformversuche an Si 3 N 4: Materialverhalten beim Flüssigphasensintern
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INHALT
0 NOMENKLATUR
1 EINLEITUNG 1
2 MECHANISMEN DES FLUESSIGPHASENSINTERNS (QUALITATIV) 5
2.1 DAS I. SINTERSTADIUM 6
2.2 DAS II. SINTERSTADIUM 7
2.3 DAS III. SINTERSTADIUM - KORNWACHSTUM 8
2.4 DAS VERHALTEN DER FLUESSIGEN PHASE 8
3 EIN QUANTITATIVES MODELL FUER DAS FLUESSIGPHASENSINTEM 11
3.1 EINLEITUNG 11
3.2 TEILCHENUMORDNUNG 12
3.2.1 DIE TRIEBKRAFT UND DIE TRANSPORTMECHANISMEN 12
3.2.2 DAS AUFSCHMELZEN DER SINTERADDITIVE 13
3.3 KORNFORMANPASSUNG DURCH KONTAKTABFLACHUNG - 13
3.3.1 DIE GEOMETRIE 14
3.3.2 DIE PORENGROESSENVERTEILUNG UND DER DRUCK DER FLUESSIGEN PHASE 15
3.3.3 GLEICHUNGEN 16
3.3.4 DIE ANALYTISCHE LOESUNG 18
3.3.5 DIE CHEMISCHEN TRIEBKRAEFTE 20
3.3.6 DIE NUMERISCHE LOESUNG 21
3.4 PROZESSE DES LETZTEN SINTERSTADIUMS 22
3.4.1 DER EFFEKTIVE DRUCK DER FLUESSIGEN PHASE 22
3.4.2 DER BEITRAG DER FEST/FLUESSIG-GRENZFLAECHENENERGIE ZUR
SINTERSPANNUNG 23
3.4.3 DIE KORNVERGROEBERUNG 23
3.4.4 DER GASDRUCK IN ISOLIERTEN POREN 24
3.5 ZUSAMMENFASSUNG DES ANALYTISCHEN MODELLS 24
4 KONSTITUTIVE GLEICHUNGEN FUER DAS SINTERN 26
5 GRUNDLAGEN SI
3N4 28
5.1 KRISTALLSTRUKTUR 28
5.1.1 SS-SI
3N4 29
5.1.2 A-SI
3N4 29
5.2 THERMODYNAMISCHE EIGENSCHAFTEN 31
5.3 PULVERSYNTHESE 33
5.4 GRUNDPROZESSE DER VERDICHTUNG VON SI
3N4 35
5.4.1 DIE SINTERSTADIEN 36
5.4.1.1 DAS I. SINTERSTADIUM 36
5.4.1.2 DAS II. SINTERSTADIUM 36
5.4.1.3 DAS III. SINTERSTADIUM 37
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
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5.4.2 DIE SINTERHILFSMITTEL
5.4.3 MODELLVORSTELLUNGEN FUER DIE WIRKWEISE DER ADDITIVE
5.4.3.1 PHASENGRENZREAKTION ALS GESCHWINDIGKEITSBESTIMMENDER
SINTERMECHANISMUS
5.43.2 DIFFUSION ALS GESCHWINDIGKEITSBESTIMMENDER SINTERMECHANISMUS
5.4.4 DIE GAENGIGEN SINTERADDITIVE
5.4.5 DIE SIAIONE
5.4.6 PHASENUMWANDLUNG UND VERDICHTUNG
6 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG UND UNTERSUCHUNGSMETHODEN
6.1 LASTFREIES SINTERN
6.2 SINTERN UNTER LAST - DER SINTERUMFORMVERSUCH
6.3 PROBENHERSTELLUNG
6.4 DAS VERWENDETE KERAMIKPULVER
6.5 PROBENHERSTELLUNG
6.6
VERSUCHSAUFBAU FUER DAS SINTERN UND SINTERUMFORMEN VON SI
3
N
4
6.6.1 DIE LASTAUFBRINGUNG
6.6.2 DIE TEMPERATURMESSUNG / TEMPERATURREGELUNG
6.6.3 DIE WEGMESSUNG
6.6.4 DIE DRUCKMESSUNG
6.7 EXPERIMENTELLE BESONDERHEITEN BEIM SINTERN VON S
13
N
4
6.8 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG
6.9 MESSDATEN
6.10 AUSWERTUNG
6
.
10.1
ERMITTLUNG DER DEHNRATEN
6.10.2 ERMITTLUNG DES VISKOSITAETSKOEFFIZIENTEN G/K UND DER
SINTERSPANNUNG O
S
6.10.3 DICHTEBESTIMMUNG
6.10.3.1 DICHTEBESTIMMUNG ANHAND DER PROBENDIMENSIONEN
6.10.3.2 DICHTEMESSUNG NACH DEM AUFTRIEBSVERFAHREN
6.10.4 PHASENANALYSE
6.10.4.1 ROENTGENDIFFRAKTOMETRIE AN PULVERN UND GESINTERTEN KERAMIKEN
6.10.4.2 DIFFRAKTOMETRIE BEI HOHEN TEMPERATUREN
6.10.5 GEFUEGEUNTERSUCHUNG
6.10.6 HAERTEMESSUNG
7 EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE
7.1 LASTFREIE SINTERVERSUCHE
7.1.1 DAS AUFSCHMELZEN DES MGAI204-ADDITIVS
7.1.2 VERDICHTUNG UND PHASENUMWANDLUNG
7.1.3 GITTERMETRIK DER AUSGESCHIEDENEN SS-PHASE
7.1.4 GEFUEGEENTWICKLUNG
7.1.4.1 SCHLIFFBILDER
7.1.4.2 QUANTITATIVE GEFUEGEANALYSE
7.1.5 ENTWICKLUNG DER HAERTE
7.1.6 ZUSAMMENFASSUNG UND DISKUSSION DER ERGEBNISSE
INHALT
7.2 SINTERN UNTER LAST
86
7.2.1 VERDICHTUNGSVERHALTEN UNTER EINWIRKUNG DER AXIALSPANNUNG
86
7.2.2 VERDICHTUNG BEI UNTERSCHIEDLICHEN TEMPERATUREN UND HEIZRATEN 91
7.2.3 A/SS-PHASENUMWANDLUNG UND VERDICHTUNG 92
7.2.3.1 DAS A^CTYMGO-DOTIERTE BAYER-GASPHASENPULVER 92
7.23.2 DAS Y
2
CYAL
203
-DOTIERTE DIREKTNITRIDIERTE PULVER 94
7.2.4 QUALITATIVE GEFUEGEANALYSE 95
7.2.5 QUANTITATIVE GEFUEGEANALYSE 104
7.2.6 ENTWICKLUNG DER HAERTE 107
7.2.7 ZUSAMMENFASSUNG UND DISKUSSION 108
7.3 ANALYSE DES MECHANISCHEN VERHALTENS 110
7.3.1 DIE SINTERSPANNUNG A
S 111
7.3.2 DAS VERHAELTNIS VON SCHER- ZU KOMPRESSIONSVISKOSITAET G/K 113
7.4 ZUSAMMENFASSUNG UND DISKUSSION DER ERGEBNISSE 116
7.4.1 DAS A^OYMGO-DOTIERTE GASPHASENPULVER 116
7.4.2 DAS Y
20YAI203-DATIERTE DIREKTNITRIDIERTE PULVER 118
8 VERGLEICH DES QUANTITATIVEN MODELLS MIT EXPERIMENTELLEN ERGEBNISSEN
120
8.1 DIE TEMPERATURABHAENGIGKEIT DER VERDICHTUNG 121
8.2 DIE SPANNUNGSABHAENGIGKEIT DER VERDICHTUNG 121
8.3 DER EINFLUSS DER GRUENDICHTE AUF DIE VERDICHTUNG 123
8.4 DIE SINTERSPANNUNG
CTS 124
8.5 DIE KOMPRESSIONSVISKOSITAET K 124
8.6
ZUSAMMENFASSUNG UND DISKUSSION 125
9 ZUSAMMENFASSUNG 128 |
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