Accessible Requires Authentication Published by De Gruyter May 28, 2013

Keramische Verbundwerkstoffe*

Ceramic Compound Materials
Robert Danzer and Tanja Lube
From the journal Materials Testing

Kurzfassung

In Verbundwerkstoffen werden Werkstoffe mit zum Teil stark unterschiedlichen Eigenschaften auf mikrostruktureller Größenordnung miteinander gemischt, oft um eine bestimmte Eigenschaft des Basiswerkstoffes zu verbessern. Im Fall von verstärkten Kunststoffen und Metallen lässt sich die Verbesserung oft über „Mischungsregeln“ erklären. Im Fall von Keramik-Keramik-Verbundwerkstoffen sind sich die beteiligten Komponenten in ihren Eigenschaften sehr ähnlich: Die Festigkeit, Steifigkeit, Korrosions- und Temperaturbeständigkeit und andere sind hoch, die Zähigkeit ist eher niedrig. Dennoch ist es möglich, durch geeignete Kombination und das Ausnützen von mikromechanischen Effekten die Sprödigkeit von Keramiken zu verringern. In dieser Übersicht werden einige typische Effekte anhand von wichtigen Beispielen (umwandlungsverstärkte Keramiken, keramische Langfaserverbunde und Schichtverbunde) erläutert und durch Ergebnisse eigener Forschungsarbeiten ergänzt.

Abstract

In composites, materials with strongly differing material properties are combined on a microstructural level with the goal to enhance a certain property of the base material. For polymer and metal matrix composites, the enhancement can often be explained by some kind of “rule of mixture”. In the case of ceramic matrix composites (CMCs), the involved constituents have quite similar properties: strength, modulus, corrosion and temperature resistance and others are good while the toughness is poor. Nevertheless it is possible to reduce the brittleness of ceramics by combining suitable materials and by exploiting micromechanical effects. In this review, some important mechanisms are introduced and illustrated by results from recent research at the author‧s institute: Particle toughened ceramics, continuous fiber reinforced ceramics and layered ceramic composites.


*

Erweiterte Fassung des Beitrags zur Tagung Gefüge und Bruch 2009.

O. Univ. Prof. Dr. Robert Danzer, geb. 1951, schloss sein Physikstudium 1976 ab und promovierte 1978 in theoretischer Physik an der Universität Graz. 1978 bis 1993 war er am Institut für Metallkunde der Montanuniversität Leoben als Assistent und nach der Habilitation in Werkstoffprüfung 1987 als Universitätsdozent beschäftigt. Von 1987 bis 1990 leitete er die Gruppe für Mechanische Prüfung am Pulvermetallurgischen Labor des Max Planck Institutes für Metallforschung in Stuttgart. Seit 1993 ist er als o.Univ.-Prof. Vorstand des damals neu gegründeten Instituts für Struktur und Funktionskeramik an der Montanuniversität Leoben. Der Schwerpunkt seiner Forschungstätigkeit liegt auf der Untersuchung der mechanischen Eigenschaften, des Bruches und Versagens sowohl von Struktur- als auch von Funktions-(Elektro-) keramiken sowie in der Bruchstatistik und Zuverlässigkeitsanalyse von keramischen Komponenten.

Ass. Prof. Dr. Tanja Lube, geb. 1967, schloss das Studium der Werkstoffwissenschaften 1993 ab und promovierte 1999 in Werkstoffwissenschaften an der Montanuniversität Leoben. Sie ist seit 1993 am Institut für Struktur- und Funktionskeramik der Montanuniversität Leoben beschäftigt, zunächst als Assistentin, seit 2004 als Assistenzprofessorin. Ihre Forschungsinteressen sind die mechanischen Eigenschaften und deren Prüfung, das Bruchverhalten und die Bruchstatistik von Strukturkeramiken und keramischen Laminaten.


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Online erschienen: 2013-05-28
Erschienen im Druck: 2010-02-01

© 2010, Carl Hanser Verlag, München