Projektbereich D Lugscheider, Erich 383 Projektbereich D ... - SFB 289

Projektbereich D
Lugscheider, Erich
453
resultierenden hohen thermischen Belastung sind keramische Werkstoffe prädestiniert für
diese Anwendung. Das Verbundwerkzeugkonzept ist im Teilprojekt D1 ausführlich
beschrieben.
3.3 Durchführung und Ergebnisse
3.3.1 Aluminiumoxid-Werkstoffe
Werkstoffentwicklung
Zur Beeinflussung des Kornwachstums wurden Al2O3-Pulver mit verschiedenen Anteilen
Siliziumoxid (SiO2) als Glasphasenbildner dotiert, um damit anisotropes und
diskontinuierliches Kornwachstum während des Sinterprozesses zu fördern und somit eine
In-situ-Gefügeverstärkung der Keramiken zu erreichen. Als Keimlinge für anisotropes
Kornwachstum wurden in weiteren Versuchen hexagonale, plättchenförmige Al2O3-
Einkristalle (Platelets) zugegeben. Die Pulverversätze wurden in deionisiertem Wasser
homogenisiert und gemahlen, anschließend wurden die Schlicker in Rotationsverdampfern
getrocknet. Die so gewonnenen Pulver wurden durch Sieben mit verschiedenen
Maschenweiten granuliert und zur Verbesserung der Fließfähigkeit ca. 30 Minuten im
Taumelmischer abgerundet. Die Formgebung erfolgte durch uniaxiales Vorpressen zu
Zylindern mit einem Durchmesser von 25 mm und einer Höhe von ca. 60 mm und
anschließendes kaltisostatisches Nachverdichten bei Drücken von 100 MPa. Die Proben
wurden unter Sauerstoff dicht gesintert. Aus den Zylindern wurden Scheiben von 5 mm
Höhe herauspräpariert, geschliffen und poliert. Querschnitte der Keramiken wurden für
rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen der Gefüge präpariert. Die REM-
Aufnahmen in Bild D-44 zeigen, dass eine Beeinflussung der Gefüge durch Variation der
Glasphasenanteile möglich ist. Die zusätzliche Dotierung mit Platelets als Keimlinge für
das anisotrope Kornwachstum verstärkt die Gefügeanisotropie. Zur Korrelation der Gefüge
mit der Thermoschockbeständigkeit wurden Abschreckversuche in Wasser durchgeführt,
deren Ergebnisse in Bild D-45 dargestellt sind. Die Rissentstehung sowie die
Rissausbreitung nach weiteren Versuchen sind deutlich zu erkennen.