Mechanisches Verhalten keramischer Werkstoffe

Keramische Werkstoffe gewinnen zunehmend an Bedeutung im Maschinenbau und in der Verfahrenstechnik aufgrund ihrer guten Hochtemperaturfestigkeit, ihres hohen Verschleißwiderstandes, der guten Korrosionsbeständigkeit und spezieller physikalischer Eigenschaften. Ihr großer Nachteil ist die Sprödigkeit und die große Streuung der mechanischen Eigenschaften. Das Buch beschreibt die Versagensphänomene keramischer Werkstoffe unter mechanischer Belastung, die Methoden zur Ermittlung von Werkstoffkennwerten und die Prinzipien der Werkstoffauswahl sowie der Dimensionierung von Bauteilen. Behandelt werden die bruchmechanischen und statistischen Grundlagen und ihre Anwendung zur Beschreibung der Streuung der Festigkeit und der Lebensdauer. Ausführlich wird auf das Kriechverhalten und auf die experimentellen Methoden zur Ermittlung der Kriechgesetze eingegangen. Spezielle Kapitel sind den Mehrachsigkeitskriterien, dem Thermoschockverhalten, dem Überlastverfahren und der Fügetechnik gewidmet.

Inhalt

1. Übersicht und grundlegende Eigenschaften.- 1.1 Allgemeine Hinweise und Eigenschaften.- 1.2 Übersicht über die wichtigsten keramischen Werkstoffe.- 1.3 Anwendungen.- Literatur zu Kapitel 1.- 2. Physikalische Eigenschaften.- 2.1 Der Wärmeausdehnungskoeffizient.- 2.2 Wärmeleitfähigkeit.- 2.3 Elektrische Leitfähigkeit.- 2.4 Spezifische Wärme.- 2.5 Dichte.- 2.6 Elastische Konstanten.- Literatur zu Kapitel 2.- 3. Bruchmechanik.- 3.1 Grundlagen.- 3.2 Die ansteigende Rißwiderstandskurve.- 3.3 Experimentelle Methoden zur Ermittlung der Rißzähigkeit.- 3.4 Rißzähigkeit verschiedener Keramiken.- 3.5 Unterkritisches Rißwachstum.- Literatur zu Kapitel 3.- 4. Bestimmung der Festigkeit.- 4.1 Messung der Zugfestigkeit.- 4.2 Messung der Druckfestigkeit.- Literatur zu Kapitel 4.- 5. Streuung der mechanischen Eigenschaften.- 5.1 Ursache und prinzipielles Verhalten.- 5.2 Die Ermittlung der Weibull-Parameter.- 5.3 Der Größeneinfluß.- 5.4 Die Streuung der Lebensdauer.- 6. Das Überlastverfahren.- 6.1 Ohne Berücksichtigung des unterkritischen Rißwachstums.- 6.2 Mit Berücksichtigung des unterkritischen Rißwachstums.- 6.3 Probleme des Überlastverfahrens.- Literatur zu Kapitel 6.- 7. Mehrachsigkeitskriterien.- 7.1 Darstellung in Mehrachsigkeitsdiagrammen.- 7.2 Globale Mehrachsigkeitskriterien.- 7.3 Fehlermodelle.- 7.4 Experimentelle Methoden.- 7.5 Experimentelle Ergebnisse.- Literatur zu Kapitel 7.- 8. Thermoschockverhalten.- 8.1 Thermospannung.- 8.2 Messungen der Thermoschockempfindlichkeit.- 8.3 Thermoschock aus bruchmechanischer Sicht.- 8.4 Parameter der Thermoschockempfindlichkeit.- 8.5 Thermoermüdung.- Literatur zu Kapitel 8.- 9. Hochtemperaturverhalten.- 9.1 Kriechverformung.- 9.2 Versagen im Kriechbereich.- Literatur zu Kapitel 9.- 10. Verbindungstechnik.- 10.1Löten.- 10.2 Einschrumpfen.- 10.3 Einsintern.- 10.4 Eingießen.- 10.5 Kleben.- 10.6 Klemmen.- Literatur zu Kapitel 10.- 11. Bewertung von zerstörungsfrei festgestellten Fehlern.- 11.1 Vorgehensweise bei der Qualitätssicherung.- 11.2 Zerstörungsfreie Prüfung.- 11.3 Bruchmechanische Fehlermodelle.- 11.4 Vergleich vorhergesagter Festigkeiten mit Messungen.- 11.5 Schlußfolgerung.- Literatur zu Kapitel 11.- 12. Beispiel für die Analyse eines Bauteils.- 12.1 Allgemeine Hinweise.- 12.2 Das Keramikfenster einer Mikrowellenheizröhre.- Literatur zu Kapitel 12.- Sachwortverzeichnis.