Keramik meistert hohe Anforderungen im Gießereisektor

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Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS

Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS)

Superharte Diamantkeramik

Im Tiefseebergbau oder bei der Offshoreförderung von Öl und Gas sind Lebensdauern und Wartungsfreiheit der eingesetzten Maschinen von 10 bis 30 Jahren gefordert, heißt es weiter. Für verschleißbelastete Pumpenkomponenten, Rohrsegmente oder Düsen beispielsweise sei das mit herkömmlichen Werkstoffen kaum erreichbar. Neuartige Diamantkeramiken könnten aber im Gegensatz zu kommerziellen Diamantwerkstoffen günstig und in komplexen Geometrien durch konventionelle keramische Verfahren hergestellt werden. Und das zum einen, so die Forscher, als kompakte Bauteile und zum anderen als 300 bis 500 µm dicke Schichten in hoch beanspruchten Bauteilsektionen. Dabei werde die Diamantpreform mit flüssigem Silizium infiltriert. Während der Infiltration bildet sich ein dreidimensionales Gerüst aus, in das der Diamant chemisch eingebunden wird, erklären die IKTS-Spezialisten. So sollen sich Festigkeitsniveaus von 450 bis 500 MPa erreichen lassen.

Hart aber beliebig formbar

Durch die SiC-Bindung der Diamanten sind die Diamantkeramiken außedem sehr korrosionsbeständig. Darüber hinaus belegen tribologische Untersuchungen, dass die Verschleißfestigkeit der neuen Diamantkeramiken um den Faktor 10 höher liegt als die von kommerziellen Borcarbid-Werkstoffen. Das beweise, dass sie ein Verschleißverhalten haben, dass dem von extrem hartem polykristallinen Diamant (PKD) nahe komme. Im Gegensatz zu PKD haben die Diamantkeramiken aber den Vorteil, dass sie in nahezu beliebigen Dimensionen und Formen herstellbar sind, wie die Forscher betonen.

Die Gefüge der Werkstoffe könnten in einem weiten Bereich gezielt eingestellt werden, wodurch sich Bauteile mit maßgeschneiderten Eigenschaftsprofilen herstellen lassen sollen. Die so entwickelten Diamantkeramiken erschließen damit neue Möglichkeiten zur günstigen Herstellung verschleiß- und korrosionsfester Komponenten für verschiedenste Anwendungen, die auch über den Tiefseebereich hinaus gehen, heißt es.

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