Keramische Materialien werden unter Druck stärker, insbesondere während des Sinterprozesses. Hier finden Sie eine ausführliche Erklärung:
Zusammenfassung:
Keramische Werkstoffe werden zunächst als Grünkörper, d. h. als verdichtetes Pulver oder Granulat, hergestellt. Diese Grünkörper werden dann während des Sinterprozesses hohen Drücken und Temperaturen ausgesetzt, wodurch sich ihre Festigkeit und Dichte deutlich erhöht. Bei diesem Prozess wandern die Materialpartikel, verschieben die Korngrenzen und beseitigen die Poren, was zu einem dichteren und festeren Keramikkörper führt.
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Ausführliche Erläuterung:Bildung eines Grünlings:
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Keramische Werkstoffe sind zunächst ein Gemisch aus pulverförmigen oder körnigen Materialien. Diese Mischung wird unter hohem Druck entweder isostatisch oder axial gepresst, um einen Grünkörper zu bilden. Durch dieses erste Pressen erhält das Material seine Grundform und eine gewisse strukturelle Integrität, es ist jedoch noch porös und relativ schwach.
- Sinterverfahren:
- Der Grünkörper wird dann in einen Sinterofen gegeben und auf sehr hohe Temperaturen erhitzt. Während dieses Prozesses treten die folgenden Veränderungen auf:Materialwanderung und Korngrenzenverschiebung:
- Bei hohen Temperaturen kommt es zu einer Materialwanderung der Pulverteilchen im keramischen Material. Diese Bewegung trägt dazu bei, dass sich die Teilchen neu anordnen und die Teilchenagglomerationen beseitigt werden. Auch die Korngrenzen bewegen sich, was für den Verdichtungsprozess entscheidend ist.
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Porenbeseitigung und Schrumpfung:
- Im weiteren Verlauf des Sinterprozesses werden die Poren im Material allmählich beseitigt, und das Material schrumpft. Diese Verringerung der Porosität und des Volumens führt zu einer dichteren Struktur.Verdichtung und Erhöhung der Festigkeit:
- Die Beseitigung der Poren und die Neuanordnung der Partikel führen zu einer deutlichen Erhöhung der Dichte und Festigkeit der Keramik. Dieser Verdichtungsprozess ähnelt der natürlichen Gesteinsbildung, wird jedoch beschleunigt und findet in einem viel kürzeren Zeitraum statt.
Fortgeschrittene Techniken und Weiterentwicklungen:
Fortgeschrittene Techniken wie das Oszillierende Drucksintern (OPS) verbessern den Verdichtungsprozess weiter. Beim OPS wird während des Sinterns ein kontinuierlicher oszillierender Druck ausgeübt, der Folgendes bewirkt:
