Werkstoffverbunde Keramik-Metall

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Kirsten Bobzin

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Vorlesungs-und Prüfungsinformationen

 

In der Vorlesung werden das unterschiedliche Werkstoffverhalten von Keramiken und Metallen sowie die Werkstoffprofile wichtiger ingenieurkeramischer Werkstoffe vermittelt sowie die wichtigsten Verfahren zur Herstellung und zum Fügen von Keramiken und die Grundlagen des Lötens. Mit dem vermittelten Wissen können Sie die verschiedenen Verfahren zum Löten von Keramiken zueinander abgrenzen und die jeweiligen Besonderheiten, Einsatzgebiete und Probleme dieser Verfahren benennen. Es wird auf die besonderen Problematiken des Fügens von Keramik/Metall-Mischverbindungen eingegangen sowie auf Möglichkeiten zur Lösung dieser Probleme und auf geeignete Verfahren zur zerstörungsfreien und zerstörenden Prüfung. Zudem werden Grundlagen zur Nutzung der Simulation zur Berechnung von Eigenspannungen vorgestellt und wie diese bei der technischen Konstruktion von Fügeverbindungen zur Minimierung der Eigenspannungen eingesetzt werden können. Einen tieferen Einblick in die Fertigung keramischer Werkstoffe und die Löttechnik bieten die Institutsführungen.

Übersicht zu den Inhalten des Studienfachs Werkstoffverbunde Keramik-Metalle

Kapitel

Inhalte/Beschreibung

1. Werkstoffverhalten von Metallen und
Keramiken (IWM)

  • Atomarer Aufbau der Werkstoffe
  • Historische Entwicklung

1.1 Herstellung von Bauteilen aus
Hochleistungskeramik (IWM)

  • Herstellungsverfahren
  • Anwendungen

1.2 Herstellung von Keramiken – Praxis
(IWM)

  • Herstellung mittels Sintern und Pressen

1.3 Werkstoffprofile Hochleistungskeramik:
Al2O3, ZrO2, SiN, SiC (IWM)

  • Einsatzgebiete
  • Urformgebungverfahren

2. Fügealternativen Form-, Kraft- und
Stoffschluss (IOT)

  • Fügealternativen
  • Praxisnahe Beispiele
  • Lötgerechte Konstruktion

2.1 Grundlagen des Lötens metallischer
Werkstoffe (IOT)

  • Mechanismen beim Löten
  • Lote und Lötatmosphären

2.2 Konstruktive Auslegung von Keramik-
Metall-Verbunden (IWM)

  • Konstruktion/FEM-Berechnung
  • Qualitätsprüfung

2.3 Geometrieoptimierung fürs Löten (IWM)

  • Werkstoff- und fügegerechte Konstruktion

3. Löten metallisierter Keramik und Fügen
mit Glasloten (IOT)

  • Metallisierungsverfahren
  • Besonderheiten der Glaslote
  • Anwendungsbeispiele

3.1 Aktivlöten (IOT)

  • Mechanismen des Aktivlötens
  • Anwendungsbeispiele

3.2 Lötpraxis: Aktivlöten, RAB – Löten,
Benetzungstest (IOT)

  • Vorbereitung der Lotpasten/Proben
  • Herstellung von Lötverbindungen

3.3 Löten von Stäben, Rohren und Platten,
Fertigung von Proben für die
Prüftechnik (IOT)

  • Benetzungsversuche an der Induktionsanlage
  • Ofenlötung

4 Prüftechnik (IWM)

  • 4- und 3-Punkt-Biegeversuch
  • Langzeitverhalten

4.1 Bruchmechanik und
Lebensdauerberechnung (IWM)

  • Festigkeitsmessung
  • Überlebenswahrscheinlichkeit

5 Reaktivlöten an Luft - RAB (IOT)

  • Mechanismen beim RAB
  • Herausforderungen in der Anwendung

5.1 Turbolader – Berücksichtigung
unterschiedlicher Wärmeausdehnungen
bei der Konstruktion (IOT)

  • Turbinenrad Welle-Nabe-Verbindung
  • Bestimmung des Beanspruchungsprofils

5.2 Biomedizinische Anwendungen (IOT)

  • Biowerkstoffe in der Medizintechnik