{"id":23,"date":"2024-02-24T16:39:00","date_gmt":"2024-02-24T08:39:00","guid":{"rendered":"http:\/\/siliconcarbideceramic.net\/?p=23"},"modified":"2024-02-29T12:31:52","modified_gmt":"2024-02-29T04:31:52","slug":"ein-uberblick-uber-keramische-werkstoffe-aus-siliziumkarbid","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/siliconcarbideceramic.net\/de\/an-overview-of-silicon-carbide-ceramic-materials\/","title":{"rendered":"Ein \u00dcberblick \u00fcber Siliziumkarbid-Keramikmaterialien"},"content":{"rendered":"<p>Siliziumkarbid ist eines der h\u00e4rtesten und best\u00e4ndigsten keramischen Materialien, das sowohl wegen seiner H\u00e4rte als Schleifmittel als auch wegen seiner Hitzebest\u00e4ndigkeit und seines niedrigen W\u00e4rmeausdehnungskoeffizienten in feuerfesten und keramischen Anwendungen eingesetzt wird.<\/p>\n<p>Moissanit kann auch in der Natur in Form des transparenten Minerals Moissanit vorkommen. Die ersten k\u00fcnstlich hergestellten Proben entstanden 1891 bei Edward Achesons Versuch, k\u00fcnstliche Diamanten zu erzeugen; sp\u00e4ter stellte der mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Chemiker Henri Moissan weitere Proben k\u00fcnstlich her.<\/p>\n<h2>Hohe Temperaturbest\u00e4ndigkeit<\/h2>\n<p>Siliciumcarbid (SiC) ist eine extrem starke Nichtoxidkeramik, die eine au\u00dfergew\u00f6hnliche Best\u00e4ndigkeit gegen Korrosion und chemische Angriffe bei hohen Temperaturen bietet. SiC wird in Industrie\u00f6fen als feuerfestes Auskleidungsmaterial, in Schleifscheiben, Schneidwerkzeugen und in Anwendungen eingesetzt, bei denen es auf hohe Festigkeit ankommt, wie z. B. in Schleifscheiben, Schneidwerkzeugen und Bearbeitungsanwendungen. Dar\u00fcber hinaus bilden SiC-Komponenten wichtige Bestandteile von Widerstandsheizelementen, Thermistoren f\u00fcr Elektro\u00f6fen sowie SiC-haltige Auskleidungsrohre und Dichtungsfl\u00e4chen.<\/p>\n<p>SiC ist f\u00fcr seine \u00fcberragende thermische Best\u00e4ndigkeit und Festigkeit bei hohen Temperaturen bekannt, weshalb es in industriellen Anwendungen sehr gesch\u00e4tzt wird. SiC widersteht der Oxidation bei Temperaturen bis zu 1000 Grad Celsius, indem es eine Oxidschutzschicht bildet, die wie eine Barriere zwischen seinen Oberfl\u00e4chen und den sie umgebenden Elementen wirkt. Bei h\u00f6heren Temperaturen k\u00f6nnen jedoch Risse diese Barriere durchdringen und Energie \u00fcber interkristalline oder k\u00f6rnige Bereiche ableiten, was zu Schwierigkeiten bei der Erh\u00f6hung der Festigkeit bei erh\u00f6hten Temperaturen f\u00fchrt.<\/p>\n<p>Siliziumkarbid kann in zwei verschiedenen Verfahren hergestellt werden: reaktionsgebunden und gesintert. Beide Formen haben erheblichen Einfluss auf die Mikrostruktur und damit auf die Leistung bei erh\u00f6hten Temperaturen. Bei der Reaktionsbindung werden Gr\u00fcnlinge, die aus SiC- und Kohlenstoffgemischen bestehen, mit fl\u00fcssigem Silizium infiltriert; dadurch entstehen Strukturen mit minimalen Dimensions\u00e4nderungen w\u00e4hrend der Verarbeitung und einer gro\u00dfen Oberfl\u00e4che. Die feuerfeste Kern-Schale-Mikrostruktur bietet einzigartige Eigenschaften, die nachweislich die Festigkeit von SiC bei hohen Temperaturen erh\u00f6hen.<\/p>\n<h2>Hohe Temperaturbest\u00e4ndigkeit<\/h2>\n<p>Die bemerkenswerte Festigkeit von Siliziumkarbid macht es zu einem ausgezeichneten Material f\u00fcr Hochtemperaturanwendungen, wie z. B. Keramikbremsbel\u00e4ge f\u00fcr Automobile. Das Material ist in der Lage, Temperaturen von bis zu 1.400 \u00b0C standzuhalten und dabei seine au\u00dfergew\u00f6hnliche Festigkeit und H\u00e4rte beizubehalten, was Siliziumkarbid zu einem idealen Werkstoff macht.<\/p>\n<p>Siliziumkarbid unterscheidet sich von anderen keramischen Werkstoffen dadurch, dass es sich bei hohen Temperaturen nicht zersetzt oder schmilzt, so dass es sich f\u00fcr hochbelastete, tragende Anwendungen wie Lager und kugelsichere Platten eignet, ohne dass es zu dauerhaften strukturellen Sch\u00e4den kommt. Dadurch eignet sich Siliziumkarbid besonders gut f\u00fcr Anwendungen, bei denen hohe Belastungen auftreten, wie z. B. bei Lagern und kugelsicheren Platten.<\/p>\n<p>Siliziumkarbid kommt in der Natur in Form des extrem seltenen Minerals Moissanit vor, w\u00e4hrend die synthetische Herstellung von Siliziumkarbid die Anforderungen der modernen Verteidigungs-, Kernenergie-, Raumfahrt- und Luftfahrtindustrie erf\u00fcllt, die pr\u00e4zise Abmessungen verlangen.<\/p>\n<p>Gesintertes Siliciumcarbid weist eine der h\u00f6chsten W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeiten unter den technischen Keramiken auf, die zweith\u00f6chste nach Aluminiumnitrid. Dies ist auf seine Sauerstoff-Gitterstruktur zur\u00fcckzuf\u00fchren, die eine starke Streuung der Phononen bewirkt. Die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit kann zwar durch Oxidzus\u00e4tze im Sinterprozess weiter erh\u00f6ht werden, doch sollten diese auf ein absolutes Minimum beschr\u00e4nkt werden, um die strukturelle Stabilit\u00e4t und Oxidationsbest\u00e4ndigkeit des Materials zu erhalten.<\/p>\n<h2>Niedriger W\u00e4rmeausdehnungskoeffizient<\/h2>\n<p>Der niedrige W\u00e4rmeausdehnungskoeffizient von Siliziumkarbid macht es zum perfekten Material f\u00fcr den Einsatz als Keramikmatrix-Verbundwerkstoff (CMC) unter rauen Bedingungen. Daher wird es h\u00e4ufig in Anwendungen wie Gasturbinen und Raketend\u00fcsen eingesetzt, wo die Materialien hohen Temperaturen und Temperaturschocks standhalten m\u00fcssen.<\/p>\n<p>Aufgrund seiner Korrosionsbest\u00e4ndigkeit ist rostfreier Stahl ein hervorragendes Material f\u00fcr die Auskleidung von Chemie\u00f6fen, da er extremen Temperaturen standhalten kann und dabei seine strukturelle Integrit\u00e4t beibeh\u00e4lt. Dar\u00fcber hinaus bietet nichtrostender Stahl eine hohe chemische Stabilit\u00e4t, die einen langen Betrieb in aggressiven fl\u00fcssigen Umgebungen wie S\u00e4uren und Laugen erm\u00f6glicht.<\/p>\n<p>Das am weitesten verbreitete Polymorph von Siliciumcarbid, die Alpha-Form, kommt bei Temperaturen \u00fcber 1700 \u00b0C mit einer Wurtzit-Kristallstruktur und Schmelzpunkten \u00fcber 1700 \u00b0C vor. Es gibt jedoch auch die seltenere Beta-Form mit einer diamant\u00e4hnlichen Zinkblende-Kristallstruktur und einem niedrigeren Schmelzpunkt von 1030 \u00b0C. Diese seltenere Form kann als Tr\u00e4ger f\u00fcr heterogene Katalysatoren dienen.<\/p>\n<p>Siliciumcarbid gibt es sowohl als por\u00f6se als auch als dichte Keramik. Die Herstellungstechniken variieren stark, wobei die endg\u00fcltige Mikrostruktur von der verwendeten Produktionsmethode abh\u00e4ngt. Reaktionsgebundenes SiC wird hergestellt, indem Presslinge aus einer Kohlenstoff-SiC-Mischung mit geschmolzenem Silizium infiltriert werden, das miteinander reagiert und mehr SiC bildet, wodurch der urspr\u00fcngliche Pressling gebunden wird; gesintertes SiC, wie z. B. Hexoloy, wird durch herk\u00f6mmliche keramische Formgebungsverfahren hergestellt, bevor es bei hohen Temperaturen unter einer inerten Atmosph\u00e4re gesintert wird.<\/p>\n<h2>Hohe H\u00e4rte<\/h2>\n<p>Siliziumkarbid erreicht auf der Mohs-Skala eine H\u00e4rte von bis zu 9,5 und liegt damit hinter Diamant und Bornitrid an dritter Stelle. Daher eignet es sich f\u00fcr Schneidwerkzeuge und abrasive Materialien sowie f\u00fcr die Herstellung hochtemperaturbest\u00e4ndiger Verschlei\u00dfteile wie Lager und Dichtungen in der mechanischen Industrie.<\/p>\n<p>Die einzigartige Kombination von stabilen chemischen Eigenschaften, hervorragender W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit, niedrigem W\u00e4rmeausdehnungskoeffizienten, H\u00e4rte und mechanischer Festigkeit hat dazu gef\u00fchrt, dass Siliciumcarbid in zahlreichen Branchen wie Erd\u00f6l, Chemietechnik, Mikroelektronik, Automobilbau, Luftfahrt, Papierherstellung und Laserbergbau eingesetzt wird. Dar\u00fcber hinaus wird Siliciumcarbid auch in der Informationselektronik f\u00fcr den Umweltschutz und bei der Energienutzung eingesetzt.<\/p>\n<p>Siliciumcarbid (SiC) kann in zwei Verfahren hergestellt werden, dem Reaktionsbindungs- und dem Sinterverfahren, die beide das endg\u00fcltige Gef\u00fcge beeinflussen. Reaktionsgebundenes SiC wird in der Regel durch Infiltration von Presslingen aus Silizium- und Kohlenstoffgemischen mit fl\u00fcssigem Silizium hergestellt, das dann mit anderen Silizium-Kohlenstoff-Molek\u00fclen reagiert, um weitere SiC-Bindungen zu bilden, w\u00e4hrend gesintertes SiC mit herk\u00f6mmlichen keramischen Formgebungsverfahren und nichtoxidischen Sinterhilfsmitteln hergestellt wird.<\/p>\n<p>Die hervorragende Bearbeitbarkeit von Siliziumkarbid macht es zu einem ausgezeichneten Werkstoff f\u00fcr die Herstellung verschlei\u00dffester Dichtungskomponenten, insbesondere in Kombination mit Graphit. Diese Kombination bietet niedrigere Reibungskoeffizienten als Aluminiumoxidkeramik und Hartlegierungen und beh\u00e4lt seine Form bei hohen PV-Werten, um das Austreten von Chemikalien wie Laugen und S\u00e4uren in die Umwelt zu verhindern.<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-28\" src=\"http:\/\/siliconcarbideceramic.net\/wp-content\/uploads\/2024\/02\/reaction-bonded-sic.jpg\" alt=\"Reaktion verbunden sic\" width=\"800\" height=\"800\" srcset=\"https:\/\/siliconcarbideceramic.net\/wp-content\/uploads\/2024\/02\/reaction-bonded-sic.jpg 800w, https:\/\/siliconcarbideceramic.net\/wp-content\/uploads\/2024\/02\/reaction-bonded-sic-300x300.jpg 300w, https:\/\/siliconcarbideceramic.net\/wp-content\/uploads\/2024\/02\/reaction-bonded-sic-150x150.jpg 150w, https:\/\/siliconcarbideceramic.net\/wp-content\/uploads\/2024\/02\/reaction-bonded-sic-768x768.jpg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 800px) 100vw, 800px\" \/><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Silicon Carbide is one of the hardest and most durable advanced ceramic materials, used both for its hardness as an [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[3],"tags":[],"class_list":["post-23","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-sic-knowledge"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideceramic.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/23","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideceramic.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideceramic.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideceramic.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideceramic.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=23"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/siliconcarbideceramic.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/23\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":29,"href":"https:\/\/siliconcarbideceramic.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/23\/revisions\/29"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideceramic.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=23"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideceramic.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=23"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideceramic.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=23"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}