Neue keramische Werkstoffe

Neue keramische Werkstoffe......Page 5
Inhaltsverzeichnis......Page 9
1 Vorbemerkungen......Page 13
Literaturverzeichnis......Page 23
2.1.1 Struktur und Eigenschaften keramischer Pulver......Page 24
2.1.2.1 Keimbildung und Kristallisation......Page 27
2.1.2.2 Mechanische Zerteilung kondensierter Phasen......Page 29
2.1.2.3 Wirkung der Kapillarkräfte im Trockenprozeß......Page 30
2.1.2.4 Pseudomorphose bei Calcinationsprozessen......Page 31
2.1.3 Chemische Pulverherstellungsverfahren in flüssiger Phase......Page 35
2.1.3.1 Fäll- und Kristallisationsprozesse in wäßriger Phase......Page 36
2.1.3.2 Gefriertrocknung......Page 40
2.1.3.3 Sol-Gel-Prozeß......Page 47
2.1.3.4 Hydrothermale Pulversynthesen......Page 52
2.1.3.5 Thermische Umwandlung versprühter Lösungen......Page 54
2.1.3.6 Emulsionsverfahren......Page 56
2.1.3.7 Zersetzung von Schmelzen......Page 59
2.1.3.8 Pulverherstellung in Salzschmelzen......Page 60
2.1.4 Pulverherstellung in der Gasphase......Page 61
2.1.4.1 Reaktionen in Flammen und Wärmezufuhr über heiße Wände......Page 62
2.1.4.2 Plasmasynthese......Page 64
2.1.4.3 Lasersynthese......Page 65
2.1.5.1 Selbstausbreitende Synthese......Page 67
2.1.5.2 Nitride und Carbide aus Metallen oder Oxiden......Page 69
2.1.6 Mechanische Zerkleinerung......Page 72
2.2 Formgebung und Sintern......Page 76
2.2.1.1 Standardformgebungsverfahren und Sinterverfahren der Keramik......Page 77
2.2.1.2 Plastische Formgebungsverfahren der Keramik......Page 79
2.2.1.3 Hochverdichtungsverfahren bei gleichzeitiger Anwendung hoher Drücke und Temperaturen......Page 81
2.2.1.4 Sol-Gel-Technik......Page 82
2.2.1.5 Nichtkonventionelle Formgebungs- und Verdichtungsverfahren......Page 84
2.2.2.1 Maßnahmen beim Pressen granulierter Pulver......Page 87
2.2.2.2 Granulatfreie Formgebung......Page 90
2.3 Sintern......Page 92
2.3.1 Technologische Grundverfahren......Page 95
2.3.2 Grundbegriffe mikroskopischer Sintervorgänge......Page 96
2.3.2.1 Einige thermodynamische Grundlagen zum Anfangsstadium des Sinterns......Page 97
2.3.2.2 Verdichtung im Zwischenstadium des Sinterns......Page 99
2.3.2.3 Verdichtung und Kornwachstum im Endstadium......Page 101
Literaturverzeichnis......Page 105
3.1 Ionenleitende Keramikwerkstoffe......Page 110
3.1.2 Ursachen der Ionenleitfähigkeit......Page 112
3.1.3 Superionenleiter......Page 114
3.1.4 Bedeutung der Ionenleiter......Page 116
3.2 Di- und Ferroelektrika......Page 117
3.2.1 Physikalische Grundlagen......Page 121
3.2.1.1 Lineare und nichtlineare Dielektrika......Page 123
3.2.1.2 Materialgleichungen......Page 124
3.2.2 Grundeigenschaften dielektrischer und ferroelektrischer Keramik......Page 129
3.2.2.1 Temperaturabhängigkeit und Alterungserscheinungen......Page 130
3.2.2.2 Abhängigkeit von äußeren elektrischen Feldern und mechanischen Spannungen......Page 133
3.2.2.3 Frequenzabhängigkeit......Page 140
3.2.3 Dielektrische keramische Werkstoffsysteme......Page 145
3.2.3.1 Dielektrika für Kondensatoren des Typs I......Page 147
3.2.3.2 Dielektrika für Kondensatoren des Typs II......Page 149
3.2.3.4 Piezoelektrische Werkstoffe......Page 152
3.2.3.5 Elektrostriktive Werkstoffe......Page 157
3.2.3.6 Elektrooptische Werkstoffe......Page 158
3.2.3.7 Pyroelektrische Werkstoffe......Page 159
3.2.4 Halbleitende Keramik......Page 160
3.2.4.1 Heißleiter......Page 161
3.2.4.2 Kaltleiter......Page 166
3.2.4.3 Varistoren......Page 171
3.3 Ferroelektrische Verbundwerkstoffe......Page 173
3.3.1.1 Verknüpfungsmöglichkeit (connectivity) und weitere Kennzeichnungen......Page 174
3.3.1.2 Summen-, Kombinations- und Produkteigenschaften......Page 175
3.3.1.3 Transporteigenschaften......Page 176
3.3.3 Ausgewählte Anwendungsbeispiele......Page 177
3.4.1 Problemstellung......Page 179
3.4.3 Elektronische Eigenschaften......Page 181
3.4.4 Stromdichte und kritische Magnetfeldstärken......Page 182
3.4.5 Die Bardeen-Cooper-Schriefer-(BSC-) Theorie......Page 183
3.4.6 Elektronen-Phononen-Wechselwirkung als Ursache der Supraleitung......Page 184
3.4.7 Elektron-Elektron-Wechselwirkung......Page 185
3.5.1 Grundlagen des Ferrimagnetismus......Page 187
3.5.1.1 Das permanente magnetische Moment der Atome bzw. Ionen......Page 188
3.5.1.2 Ferrimagnetische Kristallstrukturen......Page 192
3.5.2 Spontane Magnetisierung......Page 196
3.5.3.1 Magnetische Kristallanisotropieenergie......Page 200
3.5.3.2 Induzierte Anisotropieenergie......Page 207
3.5.3.3 Magnetostriktion, Spannungsenergie......Page 208
3.5.4 Leitungsvorgänge in Ferriten......Page 211
3.5.5 Hystereseerscheinungen in Ferriten......Page 213
3.5.6 Bloch-Wände, Bloch-Wandenergie, Bereichsstruktur......Page 216
3.5.7 Verhalten ferrimagnetischer Werkstoffe im elektrischen Wechselfeld......Page 218
3.5.8 Modellansätze zur näherungsweisen Berechnung der Anfangspermeabilität......Page 222
3.5.9.1 Mangan-Zink-Ferrite......Page 224
3.5.9.2 Nickel-Zink-Ferrite......Page 249
3.5.9.3 Hexaferrite/Dauermagnetwerkstoffe......Page 254
Literaturverzeichnis......Page 263
4.1.1 Einleitung......Page 271
4.1.2 Strukturhierarchie und mechanische Eigenschaften......Page 272
4.1.3.1 Höchstspannungs-Elektronenmikroskopie......Page 275
4.1.3.2 Hochauflösungs-Elektronenmikroskopie......Page 276
4.1.4.2 Präparation und verwendete Geräte......Page 279
4.1.5.1 Mikrostruktur von ZrO2-haltiger Al2O3-Keramik......Page 280
4.1.5.2 Mikrostruktur von TiC-haltiger Al2O3-Keramik......Page 293
4.1.5.3 Mikrostruktur von langfaserverstärkten Keramiken und Gläsern......Page 299
4.2.1 Prinzipien mikrostrukturellen Konstruierens zur Entwicklung makroskopischer Gebrauchseigenschaften......Page 308
4.2.1.1 Bruchmechanische Grundlagen und einige Konsequenzen für die Werkstoff- und Bauteilprüfung......Page 310
4.2.1.2 Korngrenzeneinflüsse......Page 318
4.2.1.3 Oberflächeneinflüsse......Page 343
4.2.1.4 Faser- und Whiskerverstärkung; Alternativen......Page 347
4.2.2 Wichtige oxidkeramische Konstruktionswerkstoffe......Page 351
4.2.2.1 Aluminiumoxid......Page 352
4.2.2.2 Zirconiumdioxid......Page 355
4.2.2.3 Dispersionswerkstoffe......Page 357
4.2.2.4 Substratwerkstoffe für die Mikroelektronik......Page 364
4.2.2.5 Aluminiumtitanat (Tialit)......Page 372
4.2.3.1 Siliciumcarbidwerkstoffe......Page 376
4.2.3.2 Tetraborcarbid (B4C)......Page 390
4.2.3.3 Titaniumcarbid (TiC)......Page 394
4.2.4.1 Siliciumnitridwerkstoffe......Page 397
4.2.4.2 Bornitrid......Page 434
4.2.4.3 Titaniumnitrid (TiN)......Page 437
4.2.4.4 Aluminiumnitrid......Page 440
Literaturverzeichnis......Page 448
Sachwörterverzeichnis......Page 459