Technische Keramik und Pulverwerkstoffe

Schwerpunkt 43:
Technische Keramik und Pulverwerkstoffe
Institut für Keramik im Maschinenbau (IKM)
im Institut für Angewandte Materialien (IAM)
Institut für Keramik im Maschinenbau (IKM)
KIT – University of the State of Baden-Württemberg and
National Large-scale Research Center of the Helmholtz Association
www.kit.edu
Traditionelle Keramik
Porzellan
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Knossos
700 v. Chr.
Steingut
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Institut für Keramik im Maschinenbau (IKM)
Baukeramik
Fliesen auf dem Dach des
Opernhauses in Sydney
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Ofen aus Schamotte
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Institut für Keramik im Maschinenbau (IKM)
Technische Keramik
Strukturkeramik
Funktionskeramik
Dieselrußfilter
Kugellager
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Schneidkeramik
Keramisches
Hüftgelenk
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Institut für Keramik im Maschinenbau (IKM)
Technische Keramik
Strukturkeramik
Dieselrußfilter
Funktionskeramik
Zündkerze
Kugellager
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Lamda-Sonde
Schneidkeramik
Piezoinjektor
Keramisches
Hüftgelenk
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Institut für Keramik im Maschinenbau (IKM)
SP 43: Technische Keramik und Pulverwerkstoffe (Hoffmann)
Grundlagen der Herstellungsverfahren der Keramik und
Pulvermetallurgie
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entfällt
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Institut für Keramik im Maschinenbau (IKM)
Einführung in die keramischen Werkstoffe - WS
Aufbau keramischer Werkstoffe
Pulver
Kristallbaufehler, Defektchemie
Oberflächen, Grenzflächen und Korngrenzen
Phasendiagramme (ternäre Systeme)
Nichtmetallisch-anorganische Gläser
Keramische Herstellungsverfahren
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Pulverherstellung und -aufbereitung
Formgebungsverfahren
Verdichtung und Kornwachstum
Grünkörper
Grünkörper
Mechanische Eigenschaften
Sprödbruchmodelle
Verstärkungsmechanismen
Kontakt:
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Sinterkörper
Prof. Michael J. Hoffmann, IAM, Keramik im Maschinenbau, Tel.: 0721 / 6 08 - 442 46,
E-Mail: [email protected]
Institut für Keramik im Maschinenbau (IKM)
Struktur- und Funktionskeramiken - SS
Gefüge-Eigenschafts-Korrelation und Anwendungen von
Siliciumnitrid
Siliciumcarbid
Aluminiumoxid
Zirkoniumdioxid
Ferroelektrische Keramiken
(BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 – PZT)
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Kontakt:
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Prof. Michael J. Hoffmann, IAM, Keramik im Maschinenbau, Tel.: 0721 / 6 08 - 442 46,
E-Mail: [email protected]
Institut für Keramik im Maschinenbau (IKM)
Grundlagen der Herstellungsverfahren der
Keramik und Pulvermetallurgie - WS
Partikelbasierte Werkstoffe –Fallstudien
Pulver: Eigenschaften und
Charakterisierung
Formgebung über Suspensionen und Pasten
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Stabilisierung
Suspensionsrheologie
Formgebungsverfahren
Formgebung durch Pressen
Kontakt:
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Dr.-Ing. Rainer Oberacker, IAM, Keramik im Maschinenbau, Tel.: 0721 / 6 08 - 442 53,
E-Mail: [email protected]
Institut für Keramik im Maschinenbau (IKM)
Pulvermetallurgische Hochleistungswerkstoffe - SS
Der PM-Fertigungsprozess
Pulverherstellung
Pulvereigenschaften
Formgebung
Sintern
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Institut für Keramik im Maschinenbau (IKM)
Pulvermetallurgische Hochleistungswerkstoffe - SS
PM-Hochleistungswerkstoffe
PM-Schnellarbeitsstähle
Hartmetalle
Dispersionsverfestigte PM-Werkstoffe
Metallmatrix-Verbundwerkstoffe
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PM-Sonderwerkstoffe
PM-Weichmagnete
PM-Hartmagnete
Lokale MMC-Verstärkung
Kontakt:
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Dr.-Ing. Rainer Oberacker, IAM, Keramik im Maschinenbau, Tel.: 0721 / 6 08 - 442 53,
E-Mail: [email protected]
Institut für Keramik im Maschinenbau (IKM)
Struktur- und Phasenanalyse - WS
(101)
Kristallographische Grundlagen
Beugung von Röntgenstrahlung
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Aufnahmeverfahren und Methoden
Phasenanalyse
Texturanalyse
Counts
Entstehung und Eigenschaften
von Röntgenstrahlen
(100)
h·ν
(112)
(102)
(003)
(110) (111)
(200)(201)
2θ
(101)
Kontakt:
12
Dr.-Ing. Susanne Wagner, IAM, Keramik im Maschinenbau, Tel.: 0721 / 6 08 - 442 47,
E-Mail: [email protected]
Institut für Keramik im Maschinenbau (IKM)
Nanoanalytik - WS
Aufbau von Atomen und Festkörpern
EELS
Energiedispersive und wellenlängendispersive
Röntgenspektroskopie
Elektronenenergieverlustspektroskopie (EELS)
Beugung im TEM
INSTITUTS-,
Institut
für Keramik
FAKULTÄTS-,
im Maschinenbau
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Elektronenspektroskopie zur chemischen
Analyse und Augerelektronenspektroskopie
TEM
Sekundärionenmassenspektrometrie (SIMS)
Kontakt:
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Dr.-Ing. Michael Bäurer, IAM, Keramik im Maschinenbau, Tel.: 0721 / 6 08 - 47922,
E-Mail: [email protected]
Institut für Keramik im Maschinenbau (IKM)
www.kit.edu
Praktikum Technische Keramik - WS
In dem durchgängigen Laborpraktikum werden
vom Pulver bis zum Keramikteil die Grundlagen
der Herstellung und Charakterisierung
technischer Keramik erarbeitet.
Pulvercharakterisierung
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Formgebung
Sintern
Gefügecharakterisierung
Bestimmung der mechanischen Eigenschaften
Kontakt:
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Dr.-Ing. Franz Porz, IAM, Keramik im Maschinenbau, Tel.: 0721 / 6 08 - 47923,
E-Mail: [email protected]
Institut für Keramik im Maschinenbau (IKM)
Forschungsschwerpunkte des IKM
Herstellung
Grundlagen des
Trockenpressens
Nassformgebung
Charakterisierung und Test
Beschichtungen
Mikroskopie, Röntgenographie
Sinter-HIP-Verdichtung
Mechanische Eigenschaften
Dielektrische und piezoelektrische
Eigenschaften
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Bruchverhalten, Ermüdung
Werkstoffe
Oxide (Al2O3, ZrO2, Spinell)
Nichtoxide (Si3N4, SiC)
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Partner
MMC
Bosch
Partikelverstärkte Metalle
Siemens
Piezoelektrika (PZT, BT,
bleifreie Verbindungen)
CeramTec
Institut für Keramik im Maschinenbau (IKM)
Materialentwicklung
Materialentwicklungam
amBeispiel
Beispielvon
vonSi
Si33NN44-Keramiken
-Keramiken
HAADF
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HRTEM
5 µm
5 nm
Die Zwischenphase (Korngrenzphase) dominiert die Mikrostrukturentwicklung und die mechanischen Eigenschaften
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Institut für Keramik im Maschinenbau (IKM)
Materialentwicklung
Materialentwicklungam
amBeispiel
Beispielvon
vonOptokeramiken
Optokeramiken
Korngröße: ca. 300-400 nm
Korngröße: einige 100 µm
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diameter: 35mm, thickness: 2mm
Translucenz entsteht bei defektfreien Keramiken wenn die Korngröße
kleiner ist als die Wellenlänge des Lichtes oder deutlich größer
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Institut für Keramik im Maschinenbau (IKM)
Materialentwicklung
Materialentwicklungam
amBeispiel
BeispielGefrierstrukturierung
Gefrierstrukturierung
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Struktureinstellung
Al-Al203-MMC
Partikelstrukturen mit gerichteten Porenkanälen für MMCs, Biomaterialien,
Elektroden, Filter, etc.
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Institut für Keramik im Maschinenbau (IKM)