Si3N4/SiC(N)-Werkstoffe auf Basis präkeramischer Polymere und keramischer Pulver:
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Göttingen
Cuvillier
2012
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2 INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS 2
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS 4
1 EINLEITUNG, PROBLEMSTELLUNG UND ZIELSETZUNG 6
2 STAND DER TECHNIK 13
2.1 PRAEKERAMISCHE POLYMERE (PRECURSOREN) 13
2.2 SILIZIUMNITRIDWERKSTOFFE 2 0
2.3 KERAMISCHE VERBUNDWERKSTOFFE 2 6
2.3.1 SCHICHTVERBUNDWERKSTOFFE 27
2.3.2 LANGFASERVERSTAERKTE VERBUNDWERKSTOFFE 28
2.3.3 TEILCHENVERSTAERKTE VERBUNDWERKSTOFFE 29
2.3.4 NANOVERBUNDWERKSTOFFE 32
2.4 POROESE KERAMIKEN 3 6
2.5 KOSTENGUENSTIGE UND ENDKONTURNAHE FERTIGUNG VON SI3N 4-KERAMIKEN 3 7
2.6 HERSTELLUNG VON VERBUNDWERKSTOFFEN DURCH DIE KOMBINATION
PRAEKERAMISCHER POLYMERE UND VERSCHIEDENER PULVER 4 0
2.6.1 PRECURSOREN UND PASSIVE FUELLSTOFFE 40
2.6.2 PRECURSOREN UND AKTIVE FUELLSTOFFE 41
2.7 RESUEMEE 4 3
3 EXPERIMENTELLE DURCHFUEHRUNG 44
3.1 CHARAKTERISIERUNG 4 4
3.1.1 PARTIKELGROESSE 44
3.1.2 SPEZIFISCHE OBERFLAECHE 44
3.1.3 MIKROSTRUKTUR 44
3.1.4 MASSENVERLUSTE 46
3.1.5 CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG UND KRISTALLINE PHASEN 47
3.1.6 DICHTE UND POROSITAET 48
3.1.7 SCHWINDUNG 49
3.1.8 BIEGEFESTIGKEIT 50
3.2 AUSGANGSMATERIALIEN 51
3.2.1 PRECURSOREN 51
3.2.2 SILIZIUMNITRIDPULVER 52
3.3 PROZESS ZUR HERSTELLUNG DER PRECURSOR/SI3N 4-FORMKOERPER 5 3
3.3.1 HERSTELLUNG DES GRANULATS AUS PRECURSOR UND SI 3N4-PULVER 53
3.3.2 FORMGEBUNG 54
3.3.3 THERMISCHE VERNETZUNG 54
3.3.4 GRUENBEARBEITUNG 55
3.3.5 PYROLYSE 55
3.3.6 GASDRUCKSINTERN 55
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INHALTSVERZEICHNIS 3
4 ERGEBNISSE UND DISKUSSION 56
4.1 CHARAKTERISIERUNG DER AUSGANGSSTOFFE 56
4.1.1 PRECURSOREN 56
4.1.2 SI 3N4-PULVER 58
4.2 VORUNTERSUCHUNGEN 61
4.2.1 GASDRUCKSINTERVERSUCHE AN MONOLITHISCHEN SICN-KERAMIKEN 61 4.2.2
CHARAKTERISIERUNG DER PRECURSOR/PULVER-MISCHUNGEN 65
4.3 PYROLYSIERTE PRECURSOR/SI3N4-WERKSTOFFE 69
4.3.1 HERSTELLUNG UND EIGENSCHAFTEN GEPRESSTER FORMKOERPER 69
4.3.2 VERNETZUNG UND PYROLYSE DER GEPRESSTEN FORMKOERPER 71
4.3.3 MASSENVERLUSTE WAEHREND DER PYROLYSE 73
4.3.4 CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG UND KRISTALLINE PHASEN 74
4.3.5 CHARAKTERISIERUNG DER MIKROSTRUKTUR 77
4.3.6 DICHTE, POROSITAET UND SCHWINDUNG 80
4.3.7 MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN 90
4.3.8 RESUEMEE 92
4.4 GESINTERTE PRECURSOR/SI3N 4-WERKSTOFFE 94
4.4.1 GASDRUCKSINTERN DER PYROLYSIERTEN FORMKOERPER 94
4.4.2 MASSENVERLUSTE WAEHREND DES GASDRUCKSINTERNS 95
4.4.3 CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG UND KRISTALLINE PHASEN 96
4.4.4 CHARAKTERISIERUNG DER MIKROSTRUKTUR 103
4.4.5 DICHTE, POROSITAET UND SCHWINDUNG 110
4.4.6 RESUEMEE 112
4.5 HERSTELLUNG VON MUSTERBAUTEILEN 113
4.6 UEBERTRAGUNG DER VERFAHRENSTECHNIK AUF DIE BEDINGUNGEN DER PRODUKTION
115
4.6.1 GRANULATIONSVERSUCHE 116
4.6.2 CHARAKTERISIERUNG DER GRANULATE IM ROHZUSTAND 118
4.6.3 AUFBEREITUNG DER GRANULATE 120
4.6.4 FERTIGUNG WEITERER MUSTERBAUTEILE 122
5 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 125
6 SUMMARY AND OUTLOOK 129
7 LITERATURVERZEICHNIS 133
8 EIGENE PUBLIKATIONEN 157
DANKSAGUNG 158
LEBENSLAUF 160
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