Schott Technische Gläser

9. Glaskeramik
8,2 m-Teleskopspiegelträger, Zerodur ® Glaskeramik.
Von den bisher bekannten Werkstoffen Glas und Keramik
unterscheidet sich „Glaskeramik“ charakteristisch durch
Herstellungsverfahren und Eigenschaften, so daß sie sich,
weder der Keramik noch dem Glas zuzuordnen, als neuer
Werkstoff präsentiert. [6]
Ihre Herstellung erfolgt prinzipiell in zwei Produktionsstufen
(Abb. 33):
In einem ersten Verfahrensschritt wird zunächst (wie beim
Glas) ein Gemenge genau definierter Zusammensetzung
erschmolzen. Die Zusammensetzung richtet sich nach den
gewünschten Eigenschaften des Endproduktes sowie nach
den erforderlichen Verarbeitungseigenschaften.
Nach der Schmelze werden mit den üblichen Verfahren
wie Pressen, Blasen, Walzen oder Gießen, Formkörper hergestellt
und gekühlt. In diesem Zustand weist das Material
noch alle typischen Merkmale eines Glases auf.
Im anschließenden zweiten Verfahrensschritt werden die
glasigen Gegenstände durch eine definierte, für jede
Zusammensetzung spezifische Temperatur-Zeitbehandlung
zwischen 800–1200 °C in einen überwiegend polykristallinen
Werkstoff umgewandelt oder „keramisiert“,
in dem neben den ausgeschiedenen Kristallen von ca.
0,05–5 µm Größe noch ein Anteil von Restglasphase von
5–50% vorliegt. Bei dieser Keramisierung scheiden sich
zunächst im Temperaturbereich von ca. 600–700 °C
Kristallkeime aus, wofür geringe Anteile von beispielsweise
TiO2, ZrO2 oder F im Glas als „Keimbildner“ maßgeblich
sind. Auf diesen Keimen wachsen bei weiterer
Temperatursteigerung Kristalle, deren Art und Eigenschaften
sowie Anzahl und Größe sich nach der Glaszusammensetzung
und dem Temperprogramm richten.
Durch entsprechende Programmwahl kann man entweder
durchsichtige, schwach opake oder auch stark
getrübte, undurchsichtige Glaskeramiken erhalten, die
im Gegensatz zu herkömmlichen Keramiken absolut
dichte und porenfreie Werkstoffe darstellen.
Maßgeblich für eine solche „gesteuerte“ Kristallisation
im Glas ist ein hinreichender Temperaturabstand von
Keimbildungs- und Kristallisationsbereich (Abb. 34).
Hierdurch kann eine spontane Kristallbildung bei der
Heißverarbeitung des Glases vermieden und andererseits
ein störendes Kristallwachstum während der Keimbildung
verhindert werden.
Wie bei den Gläsern kann auch die Zusammensetzung
von Glaskeramiken sehr unterschiedlich sein. Bekannt
sind beispielsweise Zusammensetzungen innerhalb der
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Spezielle Eigenschaften und Anwendung technischer Gläser