Maßgeschneiderte Oxidkeramiken mit hoher Bruchzähigkeit durch spezielle Verstärkungsmechanismen

Dr. Wolfgang Burger en Stefan Pfadenhauer, Rauschert Heinersdorf-Pressig GmbH

Moderne oxidische Hochleistungskeramiken zijn überwiegend Mischkeramiken auf Basis einer Aluminiumoxid- oder Zirkoniumdioxidmatrix. Zur Steigerung von Festigkeit und Bruchzähigkeit bedient man sich bei Aluminiumoxidmatrixwerkstoffen der Zulegierung von Zirkoniumdioxid, welches über die Zulegierung von Yttrium- und/oder Ceriumoxid in seinen Eigenschaften als metastabile Komponente entsprechend beeinflusst werden kann. Als weiterer Verstärkungsmechanismus hat sich die Einlagerung von hexagonalen Plättchen bewährt. Door entsprechende Prozessführung beim Sintern werden festkörperchemische Reaktionen eingeleitet, welche letztendlich zu maßgeschneiderten Gefügen führen.

Ähnliche Mechanismen spielen bei Zirkoniumdioxidmatrixwerkstoffen eine Rolle. Maar in dit geval moet de matrix zunächst met de entsprechenden stabilisierenden Oxiden zugrunde gelegt werden. Door die Zulegierung von Aluminiumoxid und plateletbildendenden weiteren Oxiden, wie z. B. Strontiumoxid oder Lanthanoxid können wiederum die Mikrostrukturen der einzelnen Werkstoffe durch geeignete Prozessführung beeinflusst werden. Door de plaatsing van hexagonaler Plättchen en globularer Körner kan hier een speciale Mikrostruktur met bimodaal karakter ontstaan.

Door die chemische zusammensetzung en entsprechende Prozessführung kunnen grote Werkstoffe met Festigkeiten tot 1500 MPa bzw. Bruchzähigkeiten tot 15 MPaÖm hergestellt worden. Im Gegensatz zu Y-TZP-Keramiken sind diese Werkstoffe hydrothermal beständig.