Zirconiumoxidverstärkte Mullitfasern – neue Fasern mit großem Potenzial für Hochtemperaturwerkstoffe

FORSCHUNG, TECHNIK & UMWELT
 
 
Zirconiumoxidverstärkte Mullitfasern – neue Fasern mit großem Potenzial für Hochtemperaturwerkstoffe
Für die technische Anwendung der neuartigen Fasern wird eine signifikante Verbesserung von Werkstoffen in spezifischen Bereichen wie dem Hochtemperatur-Leichtbau oder der chemischen Verfahrenstechnik erwartet.

Das Kompetenzzentrum Hochleistungsfasern der DITF, entwickelte unter der Leitung von Dr. Bernd Clauß eine neuartige oxidkeramische Fasern, die mit ihren Eigenschaften den führenden Standard neu definiert.

Keramische Fasern bestehen hohe Temperaturen und sind thermoschockbeständig, weshalb sie bereits jetzt  in technischen Bereichen wo hohe Temperaturen entstehen  als Werkstoff zum Einsatz kommen. Doch das neue,von der DITF entwickelte Materila erweitert die Einsatzmöglichkeiten erheblich. Erstmals ist es gelungen, Mullitfasern mit einem Anteil von 3 bis 15 Gewichtsprozent Zirconiumoxid herzustellen. Der Zusatz von Zirconiumoxid führt zur Ausbildung eines neuartigen keramischen Gefüges, das gegenüber dem reinen Mullit verbesserte mechanische Eigenschaften aufweist. Das Zirconiumoxidverstärktem Mullit konnte erstmals kontinuierlich in Form von Fasern versponnen und gesintert werden.

Zur Herstellung war gleichwohl eine gänzlich neue Ausrichtung der Prozessschritte in der Faserherstellung notwendig. Von der Herstellung der Spinnmasse über das Trockenspinnverfahren bis zur diffizilen Einstellung von Temperaturprofilen in den Brennschritten des Kalzinierens und Sinterns musste der Produktionsprozess neu ausgerichtet werden. Dabei wurde das keramische System des zirconiumoxidverstärkten Mullits von Grund auf erforscht. Die Erkenntnisse flossen in die technische Optimierung der Prozessführung ein und Material und Verfahren wurden zum Patent angemeldet.

Für die technische Anwendung der neuartigen Fasern wird eine signifikante Verbesserung von Werkstoffen in spezifischen Bereichen wie dem Hochtemperatur-Leichtbau oder der chemischen Verfahrenstechnik erwartet. Außerdem werden die sogenannten Faserkeramiken in Zukunft bei vielen Hochtemperaturprozessen in den Bereichen Mobilität und Energie eine große Rolle spielen.

 Foto: © DITF

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