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Einleitung 3 thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Lotmaterialien, nun aber basierend auf glaskeramischen Verbundwerkstoffen mit zugleich angepasster Fließfähigkeit, dar. Der im Vordergrund stehende Aspekt dieser Arbeit ist die Entwicklung einer neuen Strategie zur Steuerung des Ausdehnungskoeffizienten von Verbundwerkstoffen aus Glas und Keramik. Hierbei werden eine Glasmatrix und ein kristalliner Füllstoff aus dem gleichen Koexistenz-Bereich gewählt. Der Begriff „Glasmatrix“ bezieht sich hier auf ein ausgewähltes Glassystem, welches als Matrix für die Bildung eines Kompositmaterials angenommen wird. Durch die gezielte Beimischung einer kristallinen Phase in diese Glasmatrix werden für die jeweils zu fügenden Bauteile angepasste Ausdehnungskoeffizienten eingestellt. Aufgrund der Komplexität von mehrkomponentigen Systemen ist es in vielen Fällen schwierig, eine gewünschte Änderung der rheologischen Eigenschaften direkt in das Konzept der Steuerung des Ausdehnungskoeffizienten einzubinden. Deshalb bildet die Steuerung bzw. die Verbesserung der rheologischen Eigenschaften der Glasmatrix bzw. der glaskeramischen Komposite (Verbundwerkstoffe), neben der Steuerung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten, den zweiten Aspekt dieser Arbeit. Aus diesem Grunde wird in mehrkomponentigen Systemen durch niedrigviskose Zusatzphasen mit niedrigsten Eutektika die Fließfähigkeit analog zu der Vorgehensweise zur Steuerung des Ausdehnungskoeffizienten durch gezielte Variation der Massenverhältnisse gesteuert. In diesem Zusammenhang werden auch für verschiedene Stoffsysteme in ausgewählten Koexistenz-Bereichen die Viskositätskurven der Glasmatrizen empirisch durch rechnergestützte Programme berechnet und mit experimentellen Daten verglichen. Anschließend wird die effektive Viskosität, welche die Viskosität der Glaskomposite darstellt, berechnet. All diese Anforderungen erfordern nicht nur eine detaillierte und präzise Vorgehensweise bei der Auswahl der zu untersuchenden Stoffsysteme, sondern auch fundierte Kenntnisse über die Möglichkeiten und auch Grenzen der heute üblicherweise eingesetzten thermochemischen Berechnungsprogramme wie SCIGLASS ® und FACTSAGE ® . Ein zusätzlicher Aspekt bildet in dieser Arbeit die Untersuchung der Kristallisationskinetik, des Fügeprozesses sowie die Charakterisierung der gefügten Sandwichproben mit adäquaten Methoden. Die im Rahmen dieser Dissertation angestrebte Entwicklung eines neuen Konzeptes soll es später ermöglichen, Fügematerialien hinsichtlich der an sie gestellten Anforderungen (angepasster Ausdehnungskoeffizient, Fließfähigkeit, chemische Beständigkeit etc.) je nach Fügepartnern spezifisch zu entwickeln. Aufgrund der gewonnenen Erkenntnisse können somit auch unerwünschte Phasenumwandlungen unterdrückt und das Kristallisationsverhalten der Fügematerialien nach einer thermischen Behandlung besser kontrolliert oder zumindest verstanden werden.
4 Einleitung Somit können unerwünschte Wechselwirkungen zwischen Fügematerialien und Fügepartner gering gehalten werden. Als Anwendungsbeispiel der derart entwickelten Lotwerkstoffentwicklung wird hier eine mit einem Glaskeramik-Komposit zusammengefügte Sandwichprobe Crofer22APU der Hochtemperatur-Brennstoffzelle gezeigt. Bei diesem Beispiel ist nicht auszuschließen, dass eine Wechselwirkung zwischen entwickelter Fügematerialien und Fügepartner stattfindet. Diese kann allerdings mit Auswahl des Lotbasis-Systems bzw. Fügepartners vermieden werden. Die erhaltenen Resultate zeigen ein großes Potential für ein deutlich breiteres Anwendungsspektrum.
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