Auf dem Markt sind uns vor allem spezielle Keramikwerkstoffe bekannt: Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid und Siliciumnitrid. Analysieren Sie die Vorteile dieser verschiedenen Materialarten anhand einer umfassenden Marktnachfrage.
Siliciumcarbid zeichnet sich durch einen relativ niedrigen Preis, gute Erosionsbeständigkeit und hohe Festigkeit aus. Sein größter Nachteil ist die leichte Oxidationsneigung und die schwierige Sinterbarkeit. Aluminiumoxid ist am günstigsten, und die Herstellung der pulverförmigen Rohstoffe ist sehr ausgereift. Zirkonoxid und Siliciumnitrid weisen in dieser Hinsicht deutliche Nachteile auf, was auch einen der Engpässe darstellt, die die Entwicklung der beiden letztgenannten Materialien einschränken. Siliciumnitrid ist insbesondere am teuersten.
Hinsichtlich der Leistungsfähigkeit sind Siliziumnitrid und Zirkonoxid zwar in Bezug auf Festigkeit, Zähigkeit und andere mechanische Eigenschaften deutlich besser als Aluminiumoxid, was auf den ersten Blick ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis verspricht, doch bestehen in der Praxis einige Probleme. Zirkonoxid weist zwar eine hohe Zähigkeit auf, die auf die Verwendung von Stabilisatoren zurückzuführen ist, diese hohe Zähigkeit ist jedoch zeitabhängig. Es ist daher nicht für hohe Temperaturen geeignet und die Zeitabhängigkeit bei Raumtemperatur schränkt die unerwünschte Oxidationsentwicklung stark ein. Es ist daher von den drei auf dem Markt befindlichen Werkstoffen der geringsten Zähigkeitsindex. Siliziumnitrid ist in den letzten zwanzig Jahren ebenfalls ein beliebtes Keramikmaterial mit guter Verschleißfestigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit und anderen guten Eigenschaften, jedoch ist sein Einsatztemperaturbereich niedriger als der der anderen beiden. Auch der Herstellungsprozess von Siliziumnitrid ist komplexer als der von Aluminiumoxid. Obwohl die Anwendungsmöglichkeiten der Siliziumnitridphase deutlich besser sind als die von Zirkonoxid, schneidet es insgesamt dennoch schlechter ab.
Die kostengünstige, stabile Leistung und die Produktdiversifizierung von Aluminiumoxidkeramik waren die ersten Anwendungsgebiete und werden bis heute für Spezialkeramiken genutzt.
Veröffentlichungsdatum: 22. Januar 2022