Nichtoxid-Keramik - Keramik: Wie ein alter Werkstoff hochmodern wird - page 142

Sintern. Würden keine besonderen Maßnahmen ergriffen, sind die Diffu-
sionskoeffizienten erst bei etwa 2400 °C so hoch, dass eine dichte Kera-
mik entstehen würde. Das kann man nicht bezahlen.
Häufig lässt sich das Problem nur durch Schmelzphasensinterung lö-
sen. Dafür wird der Rohstoffmischung 0,3 bis 2,0%Aluminium oder Bor
zugegeben. Die Schmelzphase bildet sich unter Ausnutzung der dünnen
SiO 2 -Schicht auf den Rohstoffkörnchen. Es entsteht entweder Al 2 O 3 ,das
bei 1550 °C mit dem verbliebenen SiO 2 eine eutektische Schmelze bildet,
oder B 2 O 3 , das bei noch tieferen Temperaturen reagiert. Die Schmelz-
phase umfließt die Körner, zieht sie durch ihre Oberflächenspannung
aneinander und verdichtet dadurch den Scherben. Der Werkstoff wird
unter der Bezeichnung SSiC gehandelt. Natürlich verschlechtert die Zu-
gabe der Sinterhilfsmittel die Hochtemperatureigenschaften.
Die besten Eigenschaften erhält man nach dem teuersten Verfahren,
dem heißisostatischen Pressen (Abschn. 3.3.3 ) . Es sind trotzdem noch
Temperaturen um 2000 °C und Drücke zwischen 200-300MPa erforder-
lich, um dichte Keramiken zu erzeugen. Der Handelsname ist HIPSiC.
Ein anderes Verfahren nutzt bei hohen Temperaturen ablaufende che-
mische Reaktionen. Es wird von reaktionsgebundener Sinterung gespro-
chen: RBSiC.
Interessant ist ein Verfahren, das mit schmelzendem Si arbeitet. Die
Rohstoffmischung besteht aus Siliziumkarbid und Kohlenstoff. Entwe-
der wird ein Rohling hergestellt, dem auch elementares Si zugemischt ist,
das partiell mit dem Grafit zu SiC reagiert, oder man stellt zunächst einen
porösen Körper her, der dann mit geschmolzenem Si bei etwa 1500 °C
infiltriert wird. Auch hier reagiert das geschmolzene Silizium mit dem
Grafit. Der Handelsname des Erzeugnisses ist SiSiC. Die Mischung er-
folgt in diesem Fall stets so, dass Silizium im Überschuss vorliegt.
Darüber hinaus existiert eine Vielzahl weiterer Verfahren zur Herstel-
lung von SiC-Keramik.
Unter Anwendung von speziellen Plastifikatoren und Bindern kann
man auch SiC-Fasern durch Düsenziehen herstellen. Die Anwendung
erfolgt vor allem für die Verstärkung von Kompositwerkstoffen, deren
Matrix aus Kohlenstoff besteht. Es handelt sich um äußerst anspruchs-
volle Anwendungen in Bremsscheiben, Rotorblättern für Hubschrauber,
Passagierkabinen in Flugzeugen und Turbinenschaufeln. Die Herstellung
ist so kompliziert und teuer, dass man die Flügel von Windrädern noch
immer aus glasfaserverstärkten Kunststoffen anfertigt.