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T. Konegger, A. Liersch:
"Entwicklung ZrO₂-verstärkter Verbundkeramik mit Polysilazan-abgeleiteter Matrix";
Poster: Symposium Hochleistungskeramik 2008, Keramik in Wissenschaft und Praxis, Hamburg; 02-26-2008 - 02-28-2008.

Die Herstellung von Werkstoffen aus SiC/Si3N4-Keramiken über die thermische Umwandlung eines präkeramischen Polymers weist gegenüber der konventionellen Sinterroute verschiedene Vorteile wie eine erhöhte Stabilität im Grünzustand sowie eine niedrigere Prozesstemperatur auf. Durch die Zugabe inerter oxidkeramischer Füllstoffe kann die relativ hohe Schwindung reduziert und eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften erreicht werden.
Der Prozess der Materialherstellung gliederte sich in die Teilbereiche Mischung, Vorvernetzung und Pyrolyse. Als Matrixphase diente ein kommerziell erwerbliches Polysilazan, in welches teilstabilisiertes ZrO2 eingebracht wurde. Eine ausgezeichnete Homogenisierung der Komponenten gegenüber einer herkömmlichen Mischung konnte durch eine Aufschlämmung in Aceton mit anschließender Lösungsmittelentfernung im Rotationsverdampfer erreicht werden. Die Vorvernetzung des Polymer-Füllstoff-Gemisches erfolgte unter Druck bei 200 °C. Die Pyrolyse wurde unter N2-Atmosphäre in einem Rohrofen bei variierenden Temperaturen bis 1400 °C durchgeführt. Zur Charakterisierung wurden Keramographie, XRD und REM sowie Mikrohärteprüfung nach Vickers eingesetzt.
Eine Abhängigkeit der Morphologie von der Pyrolysetemperatur konnte festgestellt werden. Rissfreie, kompakte Proben mit einer homogenen Binder-/Füllstoffverteilung konnten hergestellt werden, die an der Probenoberfläche gradientenähnliche Strukturen zeigten. An der hellblauen Oberfläche konnten Härtewerte von bis zu 930 HV 0,1 gemessen werden, wohingegen die Härte im schwarz gefärbten Probeninneren auf maximal 730 HV 0,1 abnahm.

Precursorkeramik, Si3N4, ZrO2