Grundlagen der Keramik I

von Prof. Dr. -Ing. Jürgen G. Heinrich
im Wintersemester 2006/2007

Teil 1: Struktureller Aufbau keramischer Werkstoffe

Skripte:

Physikalische und chemische Grundlagen der
Keramik Teil I

Physikalische und chemische Grundlagen der Keramik Teil II

Einführung in die Grundlagen der keramischen Formgebung

Keramische Konstruktionswerkstoffe

Werkstofftechnik II - Keramik

Heterogene Gleichgewichte

Weitere Informationen zur Vorlesung:
Institut für Nichtmetallische Werkstoffe oder im Vorlesungsverzeichnis

Vorlesungen

Atomare Strukturen

Vorlesung Nr. 1
Aufgezeichnet am 31.10.2006

00:54:40

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Inhalt: Inhaltsverzeichnis, LiteraturAtomaufbau und Periodensystem der Elemente: Besetzungsmöglichkeiten der Elektronen in der Atomhülle, Energieniveauschemata der Atomhülle, Elektronenorbitale, 2p-Elektronen des Stickstoffatoms, Aufbauprinzip der ersten 54 Elemente, Energieabsorption und -emission von Elektronen im Grund- und im AnregungszustandInteratomare Bindungen: Anziehungs- und Abstoßungskräfte zwischen benachbarten Atomen, Ionische Bindung von Metall- und Nichtmetallatomen, Anordnung ionischer Bindungspartner im festen Zustand, Ionenbindung

Atomare Strukturen

Vorlesung Nr. 2
Aufgezeichnet am 7.11.2006

00:59:13

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Inhalt: Interatomare Bindungen: Kovalente Bindung, Atombindung, Potentielle Energie, Elektronendichte, Überlappung von Atomorbitalen, Diamantgitter, Polare Kovalenzbindung, Elektronegativität, ionarer Bindungscharakter, Bindungsverhältnisse, Kohlenstoff-Doppelbindung, Metallbindung, Zwischenmolekulare Bindungen, Wasserstoffbrückenbindung, Bindungsarten und ihre Zwischenformen, Bindungsaktivität, Benetzungsverhalten, Ionenbindung, Doppelbindung, Verknüpfung von Si O4 -Tetraedern
Kristalline Festkörper: Atomanordnung, Wahrscheinlichkeitsverteilung W(r), Erweichungsverhalten kristalliner- und amorpher Festkörper, Koordinationspolyeder, Ionenradien, Koordinationszahlen, Tetraeder, Oktaeder, Einfache Kugelpackung, kubisch-dichteste Kugelpackung

Atomare Strukturen

Vorlesung Nr. 3
Aufgezeichnet am 14.11.2006

01:16:05

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Inhalt: Kristalline Festkörper: Die Elementarzelle (EZ), Bravais-Gitter, Kennzeichnung von Kristallflächen, Millersche Indizes, Gitterpunkte, Gitterrichtungen, kubisches Kristallsystem, hexagonales Gitter, Netzebenen, Belegungsdichte, AX-Gitter, AX2-Gitter, Perowskit-Struktur, Spinell-Struktur, Gittertypeneinteilung nach Anionenpackung und Lückenbesetzung, das System Aluminium-Bor-Kohlenstoff-Stickstoff-Silizium, nichtoxidische Substanzen , Zustandsdiagramm des Kohlenstoffs, Graphit-Schichtengitter, kubische Zinkblende-Struktur, hexagonale Wurtzit-Struktur, SiC-Polytypen, AlN-Elementarzelle, Systematik der Silikate, Einfachketten, Zweiereinfachschicht, Tetraedergerüste

Atomare Strukturen

Vorlesung Nr. 4
Aufgezeichnet am 21.11.2006

01:00:26

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Inhalt: Kristalline Festkörper: Einheitszellen des Tief-Quarzes und des Hoch-Quarzes, Temperaturabhängigkeit des spezifischen Volumens von Quarz, Cristobalit, Tridymit, Einfluss auf die Temperatur- und Zeitabhängigkeit der Quarzumwandlung nach DeKeyser und Cyprès, p,T-Phasendiagramm des SiO2, Zweiereinfachschichten, kaolinitartige Schicht, glimmerartige Schicht, struktureller Zusammenhang der wichtigsten Silikatminerale mit Schichtstruktur, Strukturen von Zweischichtmineralen, Kaolinit, Halloysit, Antigorit, Dickit, Austauschvermögen von Tonmineralen, Strukturen von Pyrophyllit und Montmorillonit, Strukturen von Talk, Muskowit und Chlorit, binäre Silikate, Einheitszellen von Sillimanit und Mullit, Feldspäte, ternäre Aluminiumsilikate, Strukturen von A3+B5+O4-Verbindungen

Atomare Strukturen

Vorlesung Nr. 5
Aufgezeichnet am 28.11.2006

01:36:02

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Inhalt: Kristalline Festkörper: Polymorphie, innere Energie, freie Enthalpie, Strukturumwandlung, Martensitische Umwandlung, Nulldimensionale Gitterfehler, Fehlordnungstypen, nichtstöchiometrisches FeO, CaO-stabilisiertes ZrO2, Stufenversetzung, Schraubenversetzung, gekrümmte Versetzung, Bindungs- und Spannungszustand, Plastische Verformung durch Gleiten von Stufenversetzungen, Gleitlinien und -bänder, Quergleiten, diffusionsgesteuertes Versetzungsklettern, Großwinkelkorngrenze, Kleinwinkelkorngrenze (Kippgrenze), Zwillingsbildung, Zwillingsgrenze, Phasengrenzen, anisotropes und quasiisotropes Verhalten, Oberflächenstruktur von Oxiden oder Sulfiden, Oberflächenspannungen von Schmelzen, freie Oberflächenenergie, Benetzungsverhalten, Randwinkel, Grenzflächenenergien, Grenzflächengleichgewichte, Dihedralwinkel

Thermochemie

Vorlesung Nr. 6
Aufgezeichnet am 5.12.2006

01:02:08

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Inhalt: Thermodynamik: Theoretische Grundlagen, Innere Energie, Gleichgewichte und Ungleichgewichte am Beispiel der potentiellen Energie von Körpern

Thermochemie

Vorlesung Nr. 7
Aufgezeichnet am 12.12.2006

01:16:36

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Inhalt: Thermodynamik: keramische Anwendungsbeispiele, thermodynamische Daten einiger Elemente und Verbindungen, freie Enthalpien, freie Reaktionsenthalpien einiger Oxidationsreaktionen, Temeperaturabhängigkeit der freien Enthalpien, SiO2-Gleichgewichtsdrücke, Partialdrücke, Silicium-Dampfdruck

Thermochemie

Vorlesung Nr. 8
Aufgezeichnet am 19.12.2006

01:35:07

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Inhalt: Phasengleichgewichte spezieller keramischer Systeme: Zustandsdiagramm eines Einstoffsystems, p,T-Diagramm, vollkommene Nichtmischbarkeit, Gefügebilder beim Abkühlen einer Schmelze, Zweistoffsystem mit Verbindungsbildung im festen Zustand, Zweistoffsystem mit Eutektikum und Entmischung in flüssige Phasen, Zweistoffsystem mit einer kongruent schmelzenden Verbindung, Mischungslücke im schmelzflüssigen Zustand, inkongruent schmelzende Verbindung, Dreistoffsystem, binäre eutektische Randsysteme, inkongruente ternäre Verbindung, Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtsphasen einer Porzellanmasse, polythermisches Modell eines Systems mit quaternärem Eutektikum

Thermochemie

Vorlesung Nr. 9
Aufgezeichnet am 9.1.2007

01:07:43

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Inhalt: Kinetik: Sintertheorie, Kugelmodelle des Sinterns ohne und mit Schwindung, Exponenten für verschiedene Sintermechanismen, Änderung der Korngrößenverteilung beim Sintern, kontinuierliches Kornwachstum in einem Polykristall, Porenvergrößerung durch Kornwachstum, Sinterraten für konventionelles Sintern und für Heißpressen, Verformung der Teilchenkontakte durch Versetzungsgleiten beim Drucksintern, Verdichtungsmechanismen beim Drucksintern, Verdichtungsdiagramm

Thermochemie & Mikrostruktur keramischer Werkstoffe

Vorlesung Nr. 10
Aufgezeichnet am 30.1.2007

01:27:48

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Inhalt: Thermochemie: Gas-Festkörper-Reaktion
Mikrostruktur keramischer Werkstoffe: Schematischer Aufbau eines polykristallinen, keramischen Werkstoffgefüges, Auswerteverfahren mikrostruktureller und mikroanalytischer Untersuchungsverfahren, Ortsauflösung wichtiger Analyseverfahren, Sphärische ZrO2-Pulverteilchen, Kantige SiC-Körner, Al2O3-Platelets, SiC-Whisker, REM-Aufnahme, Korngrößenverteilung und entstehende Werkstoffgefüge beim Sintern, Korngrenzenstruktur gesinterter Keramiken mit amorphen Phasen, Porenstruktur in japanischem Hartporzellan, Elektroporzellan, Grundstoffpyramide mit der Lage der feuerfesten Werkstoffe nach (H. Barthel), Verstärkungsmechanismen in CMC: a) Rissumlenkung, b) pullout c) Mikrorissbildung in der Matrix, d) Rissüberbrückung Rissbildung in der Matrix einer 1-D faserverstärkten Keramik

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