Neue Oxidkeramiken und Nanocomposites für Hochleistungsanwendungen

Hochleistungskeramiken werden heute in einer Vielzahl technischer Anwendungen eingesetzt. Diese reichen vom Maschinenbau über die Automobiltechnik bis zur Medizintechnik. Bislang sind Konstrukteure beim Einsatz von Keramik sehr zurückhaltend. Gründe hierfür sind der hohe Preis und die Sprödbruchempfindlichkeit der Komponenten. Während Metalle und Polymere mittlerweile vertraute Standardmaterialien sind, ist der Wissensstand über Keramik an sich und über die Einsatzmöglichkeiten bei Ingenieuren unzureichend. Diese Arbeit zielt daher darauf ab, ingenieur- und materialwissenschaftliche Aspekte zu verknüpfen, d. h. neue Materialkonzepte und darauf abgestimmte Fertigungstechniken zu entwickeln. Das Spektrum der Materialien erstreckt sich dabei auf ein- und mehrphasige Systeme mit oxidischer Matrix, insbesondere aber nicht ausschließlich auf umwandlungsverstärkte Mischkeramiken und Nanocomposites mit Zirkoniumdioxid als Matrix oder Dispersion. Dadurch wird es möglich, Materialien herzustellen, die zugleich hohe Härte, Festigkeit und Bruchzähigkeit aufweisen. Bei den Fertigungstechniken liegen die Schwerpunkte einerseits auf dem Einsatz endkonturnaher Verfahren wie dem keramischen Spritzguß, die es ermöglichen Bauteile komplexer Geometrie und hoher Stückzahl zu fertigen. Zum anderen werden Materialsysteme vorgestellt, die sich mit nicht konventionellen Verfahren wie der Funkenerosion im fertig gesinterten Zustand bearbeiten lassen. Dadurch lassen sich in geringer Stückzahl maßgeschneiderte Komponenten mit einer bei Keramiken konventionell nicht zu erreichenden Gestaltungsvielfalt und Präzision wirtschaftlich herstellen.