(WT1-12) – Keramische Werkstoffe

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In diesem Kurstext erklären wir dir was es mit den Keramiken, also keramischen Werkstoffen, auf sich hat und welche wichtigen Eigenschaften sie besitzen.

“Kaum ein Werkstoff wird seit jeher so intensiv genutzt wie die Keramik. Egal ob als Teller, Isolator oder Bremsbelag – Keramische Werkstoffe sind echte Allrounder.”

 

 

Keramiken - Echte Allrounder
Keramiken – Echte Allrounder

 


Keramische Werkstoffe – Historisches


Der Begriff Keramik entstammt dem griechischen Wort „Keramos“. Die Griechen bezeichneten damit ein Erzeugnis aus gebranntem Ton.

 

Becher und Gefäße
Becher und Gefäße

 

undefiniert
Irgendwie schon immer da gewesen...:

Kaum ein Erzeugnis ist so lange für die Menschen im Einsatz wie keramische Werkstoffe. Selbst als der Mensch noch eher Nomade als sesshaft war, wurden diese bereits als Aufbewahrungsmöglichkeit für Nahrung oder für die Erstellung von Kunstgegenständen genutzt.

 

Heutzutage ist diese Art der Verwendung noch immer gegeben, hinzukommt seit einigen Jahrzehnten der Einsatz in der Industrie für unterschiedlichste Prozesse.

 


Keramiken – Grundlagen


Eine Keramik ist entweder ein silikatischer, ein nicht oxidischer oder ein oxidischer Werkstoff. Wir unterscheiden in der Werkstofftechnik zwischen Keramiken und Gläsern.

  • Die keramischen Werkstoffe kennzeichnet, dass ihre Struktur auf Ebene der Atome gemixt aus geordneten (kristallin) oder ungeordneten (glasartig) Gefügen ist.

sowie

  • Die Struktur von Gläsern bezeichnet der Techniker als amorph.

sowie

  • Die meisten Keramiken bestehen ausschließlich aus kristallinen Strukturen.

sowie

  • Da Keramiken anders als Metalle keine freibeweglichen Elektronen im Elektrongas besitzen, eignen sie sich besonders gut als Isolatoren in der Elektrotechnik.

sowie

  • Daher ist es nicht verwunderlich, dass alle Keramiken nicht-metallisch, eine polykristalline Struktur aufweisen und anorganisch sind.

 

Keramische Bremsbeläge an Sportwagen
Keramische Bremsbeläge an Sportwagen

 

Gegenüber Metallen besitzen Keramiken jedoch den Vorteil, dass die einen höheren Schmelzpunkt als die meisten Metalle besitzen und daher für das Urformen von Metallen als Behälter für Schmelzen eingesetzt werden können.

 


Elemente im PSE


Die Elemente im Periodensystem, die für die Erstellung von Keramiken oder Gläsern verwendet werden können sind

  • Kohlenstoff (chem. Kurzzeichen C)

sowie

  • Stickstoff (N)

sowie

  • Sauerstoff (O)

sowie

  • Phosphor (P)

und

  • Schwefel (S)

 


Keramiken – Eigenschaften und Verwendung


Nachfolgend findest du die wichtigsten Eigenschaften von Keramiken aufgelistet:

 


Kristalliner Aufbau


Die Struktur ist geordnet und wiederholt sich. Einige keramische Werkstoffe haben jedoch einen ungeordneten Aufbau wie beispielsweise Gläser.

 


Elektrische Leitfähigkeit


Keramische Werkstoffe eignen sich nicht als Leiter, werden aber als Isolatoren in der Elektrotechnik eingesetzt.

 


Wärmeleitfähigkeit


Keramische Werkstoffe können außerordentlich gut für Energie und Wärmeintensive Prozesse eingesetzt werden, da die sich thermisch kaum ausdehnen.

 


Optische Eigenschaften


Lichtundurchlässigkeit

 

Hier müssen wir zwischen Keramiken und Gläsern unterscheiden.

Keramische Werkstoffe sind mit ihrer kristallinen Struktur weitestgehend lichtundurchlässig.

Anders verhält es sich mit Gläsern, diese haben eine ungeordnete Struktur und lassen Licht passieren.

 


Härte und Korrosion


Keramische Werkstoffe sind sehr hart und zudem besitzen sie eine hohe Korrosionsbeständigkeit.

 


Festigkeit und Verformungsvermögen


Keramische Werkstoffe sind sehr verschleißfest und können mechanische stark belastet werden. Hier gilt des jedoch zu beachten, dass das Verformungsvermögen minimal ist.

 


Kombinierbarkeit


Keramiken und Gläser können als Bestandteil in Verbundwerkstoffe eingehen.

 

 



wie gehts weiter?
Nachdem du jetzt ein Grundwissen zu Keramiken erlangt hast, möchten wir dir im nächsten Kurstext ausführlich erklären wie keramische Werkstoffe und Gläser aufgebaut sind. Dabei erfährst du auch warum Keramiken im Gegensatz zu Gläsern nicht durchsichtig sind. 

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