Nichtoxid-Keramik - Keramik: Wie ein alter Werkstoff hochmodern wird - page 150

herstellen. Die chemische Zusammensetzung variiert in den bereits ge-
nannten breiten Grenzen. Der Anwender muss sich also vor der Werk-
stoffauswahl die Werkstoffkennblätter genau ansehen.
Hervorzuheben ist der niedrige thermische Ausdehnungskoeffizient
um 3 10 6

K 1 , der etwa dem von Silizium entspricht. Bei gleichzeitig
für eine Keramik hoher Wärmeleitfähigkeit um 30W m 1 K 1 und -

trotz aller Dotierungen - hohem spezifischem elektrischem Widerstand
von etwa 1 10 13 cm eignet sich Si 3 N 4 -Keramik hervorragend als

elektrisches Hochtemperatur-Isolationsmaterial. Enthalten die ˛ - und ˇ -
Modifikationen eine spürbare Menge an Sauerstoff, aber kein Alumini-
um, dann steigt die Wärmeleitfähigkeit sogar auf über 100W m 1 K 1 .

Der geringe thermische Ausdehnungskoeffizient und die gleichzeitig ho-
he mechanische Festigkeit auch bei hohen Temperaturen (Genaueres
weiter unten) bewirken eine sehr gute Temperaturwechselbeständigkeit.
Die gute Korrosionsbeständigkeit erklärt sich aus einer dünnen, oxi-
dierten Schicht an der Erzeugnisoberfläche. Der Mechanismus der Bil-
dung dieser Schichten ist sehr komplex und hängt sowohl von der spe-
ziellen chemischen Zusammensetzung als auch der Sinteratmosphäre ab.
Die relativ geringe Beständigkeit gegen Flusssäure erklärt sich aus der
Anwesenheit dieses SiO 2 .
Man stellt eine erhebliche Abhängigkeit der mechanischen Festigkeit
nicht nur von der Zusammensetzung und den Herstellungsverfahren, son-
dern auch von der mechanischen Nachbearbeitung der Probekörper fest.
Abbildung 6.5 zeigt, dass man durch Läppen und damit Entfernen von
geschädigter Oberfläche die Biegebruchfestigkeit etwa verdoppeln kann.
Die mechanische Festigkeit von heißgepresstem Si 3 N 4 bei 1400 °C in
inerter Atmosphäre beträgt 600MPa. Das stellt eine extrem hohe Warm-
festigkeit dar und übertrifft oberhalb 1100 °C warmfeste metallische Su-
perlegierungen (Abb. 6.6 ) .
Auch die Bruchzähigkeit erreicht für eine Keramik sehr hohe Werte
und unterscheidet sich nicht von der einer Mischkeramik aus 60% B 4 C
und 40% TiB 2 (Abschn. 6.3.1 ) .
Die sehr hohen Festigkeiten und Bruchzähigkeiten erklären sich aus
dem Kristallgefüge der verschiedenen Si 3 N 4 -Keramiken. Das hexago-
nale Kristallgitter erleichtert die Bildung von geometrisch anisotropen
flächigen oder auch stengeligen Kristallen. Sind diese auch noch grö-
ßer als das umgebende, sehr feinkristalline Material, kann man sich die